Brandstofcel, batterij en accu

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Energie kan je opslaan in accu's, ook wel oplaadbare batterijen genoemd. Je vindt ze in smartphones, laptops, tablets, maar ook in auto's en vrachtwagens.  

En wat dacht je van de bekende "penlites" (AA of AAA)?  Deze batterijen zijn soms ook oplaadbaar. Dat scheelt weer weggooien van die kostbare en soms milieu-onvriendelijke metalen.

Wanneer je een accu oplaadt, draai je de redoxreacties om die optreden bij stroomlevering = elektrolyse. Dat lukt alleen als:

(1) de reactieproducten van stroomlevering aan de elektroden beschikbaar zijn (vaste stoffen) en 

(2) de externe spanning > celspanning.

Tijdens het opladen van je Li-ion accu in je smartphone reageert de reductor (meerdere antwoorden mogelijk)...

1. aan de negatieve elektrode
2. aan de positieve elektrode
3. ondanks een grotere elektrodepotentiaal dan de oxidator
4. spontaan

De celspanning van een batterij, accu of brandstofcel is

1. Vcel=V​red​​+V​ox​​
2. Vcel=Vred−Voxi
3. Vcel=Voxi+Vred
4. Vcel=Voxi−Vred

Om een accu te kunnen opladen moet(en)...

1. de reactieproducten aan de elektroden beschikbaar blijven
2. de externe spanning groter zijn dan de celspanning
3. de reactieproducten aan de elektroden beschikbaar blijven of de externe spanning groter zijn dan de celspanning
4. de reactieproducten aan de elektroden beschikbaar blijven én de externe spanning groter zijn dan de celspanning

Tijdens het opladen van een loodaccu reageert aan de positieve elektrode...

1. de oxidator lood(II)sulfaat
2. de oxidator lood(IV)oxide
3. de reductor lood(II)sulfaat
4. de reductor lood

Brandstofcel

Brandstof + zuurstof

Membraan: laat H+ (proton) zich verplaatsen, maar e- bewegen alleen maar door metalen heen (dus niet door de membraan).

Elke cel heeft zijn eigen halfreactie.

Direct-EthanolBrandstofcel (DEFC)

De direct-ethanolbrandstofcel (DEFC) maakt gebruik van ethanol in de brandstofcel in plaats van de meer giftige methanol.

Geef in de volgende dia's de 2 halfreacties van dit proces.

Halfreactie van zuurstof (standaard - r.):

......... + ........... + ............. --> ...........

Halfreactie van ethanol (zelf opstellen):

.......... + ...........   --> ........... + ............ + .............

Wat is de totaalreactie? Schrijf het op in je schrift.

3H₂O

O₂

2CO₂

12e-

12H⁺

2H₂O

4H⁺

4e-

C₂H₅OH

Opgave 3 - Lithiumbatterij

Lithiumbatterijen worden gebruikt in pacemakers. Een pacemaker wordt gebruikt om het hart te ondersteunen. De pacemaker wordt vlak onder de huid van een patiënt geplaatst. De batterij moet zo klein en licht mogelijk zijn. Om twee redenen valt de keuze voor het elektrodemateriaal bij dit soort batterijen op lithium en niet op kalium voor één van de elektroden. De eerste reden is dat de energiedichtheid met lithium groter is dan met kalium.

De energiedichtheid van een batterij wordt gegeven in Coulomb per gram metaal.

8. Leg uit waarom lithium zorgt voor een hogere energiedichtheid dan kalium.

8.      Leg uit waarom lithium zorgt voor een hogere energiedichtheid dan kalium.

Kwaliteit van
energie

... is een energiedrager.

1. De zon
2. Waterstofgas
3. Benzine
4. Batterij

Nadelen van
H2 en accu's

Rendement bij energieproductie

- C/H verhouding

- Biobrandstof

- Kolenvergassing

- wkk

- groene stroom

Net als bij batterijen, accu's en brandstofcellen reageren bij redox flow accu's...

(meer antwoorden mogelijk)

1. de oxidator aan de + en de reductor aan de - elektrode tijdens stroomlevering
2. de oxidator aan de - en de reductor aan de + elektrode tijdens stroomlevering
3. de oxidator aan de + en de reductor aan de - elektrode tijdens opladen
4. de oxidator aan de - en de reductor aan de + elektrode tijdens opladen