Eine galvanische Zelle (galvanisches Element, galvanische Kette) besteht immer aus zwei Halbzellen, die miteinander verbunden werden. Als typisches galvanische Zelle haben wir das Daniell-Element kennen gelernt, das aus einer Zink-Halbzelle und einer Kupfer-Halbzelle besteht. Schaut man sich mal die Redoxreihe der Metalle an, so könnte man viel effektivere galvanische Zellen konstruieren, etwa aus einer Lithium-Halbzelle und einer Gold-Halbzelle. Die Spannung, die eine solche galvanische Zelle liefert, müsste ziemlich groß sein, denn Lithium ist noch viel unedler als Zink, während Gold noch viel edler als Kupfer ist.
Ob eine solche galvanische Zelle dann auch praktisch und vor allem preiswert ist, ist natürlich eine andere Sache. Aber wenn es nicht auf ein paar Hundert Euro ankommt, wie zum Beispiel in der Raumfahrt, dann werden auch solche extremen galvanischen Zellen eingesetzt.
In unserer Unterrichtsreihe werden wir zunächst die sogenannten Primärzellen behandeln. Primärzellen sind galvanische Zellen, die recht einfach aufgebaut sind und nur entladen werden können. Eine Wiederaufladung einer Primärzelle ist nicht möglich. Daher fallen alle Arten von Batterien unter diesen Begriff. Die Taschenlampen-Batterie wird in jedem Schulbuch beschrieben, wir werden sie natürlich auch ausführlich behandeln.
Später werden wir dann noch die Sekundärzellen kennen lernen, die auch als Akkumulatoren bezeichnet werden. Sekundärzellen können wieder aufgeladen werden. Für den Alltag sind sicherlich der Blei-Akku sowie die Lithium-Akkus interessant. Der Blei-Akku wird in allen Benzin oder Diesel getriebenen Kraftfahrzeugen eingesetzt, und Lithium-Akkus sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken, sie finden sich in fast jedem mobilen elektronischem Gerät.
Schließlich gibt es noch Brennstoffzellen als dritten Typ der galvanischen Zellen, die auch als Tertiärzellen bezeichnet werden. In Brennstoffzellen wird das Prinzip der Elektrolyse umgekehrt, aus Wasserstoff und Luftsauerstoff wird Wasser, und die dabei freigesetzte Reaktionsenthalpie wird direkt in elektrischen Strom umgewandelt. Brennstoffzellen müssen nicht unbedingt mit Wasserstoff angetrieben werden, es gibt auch Brennstoffzellen, die mit wasserstoffreichen organischen Verbindungen betrieben werden können.
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Galvanische Zellen