Lehrerversuch; 10 min. Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis
unbedingt beachten. Vorbereitung
Versuch: Funktionsweise eines aufgesägten Nickel-Cadmium-Akkus
Zunächst muss ein Ni/Cd-Akku aufgesägt werden. (Achtung! Der Inhalt der Zelle
ist stark alkalisch!)
Man entfernt zunächst die Kunststoffummantelung der Zelle und sägt dann den Boden ab.
Anschließend sägt oder feilt man den Metallmantel senkrecht dazu an, biegt ihn auf und
entrollt vorsichtig die Wickelelektroden. Dabei sollte die Verbindung zu den Ableitpolen
erhalten bleiben, um Polarität und Aufbau der Elektroden korrelieren zu können.
Man findet zwei Metallnetze oder -siebe mit unterschiedlich gefärbten Belägen (hellgrau, Plus-Pol /
schwarz, Minus-Pol). Dazwischen liegt ein Diaphragma, das zugleich den alkalischen Elektrolyten
(Kalilauge) enthält (s. Bild).
Geräte
Batterie (1,5-2 V) oder Gleichstromquelle, Voltmeter, Kabelmaterial, hochohmige Motoren,
Schalter, Becherglas (250 ml).
Geräte
Wickelelektroden des Akkus (C; T), Kalilauge (c = 1 mol/l) (C).
Durchführung
Man trennt die beiden Wickelelektroden aus dem aufgesägten Akku heraus,
ohne dass dabei allzu viel von den Belägen abblättert. Dann setzt man die Apparatur so zusammen,
dass die Wickelelektroden in die Kalilauge hineinragen. Das Nickeloxidnetz wird mit dem Plus-Pol,
das Cadmiumhydroxidnetz mit dem Minus-Pol verbunden.
Gleichzeitig wird zu den Elektroden ein Voltmeter parallel
geschaltet. Zusätzlich schaltet man einen Stromkreis aus 2 Motoren und einem Schalter parallel.
Anschließend lädt man den Akku für höchstens
eine halbe Minute auf. Dann wird die Stromquelle entfernt und der Schalter im Stromkreis
mit den Motoren geschlossen.
Beobachtung
Vor dem Aufladen beträgt die Spannung ca. 0,2 V. Nach kurzem Aufladen (Ladespannung 1,8-2 V)
liest man am Messgerät 1,3 V ab. Beim Einschalten der Elektromotoren beobachtet man einen
überraschend geringen Spannungsabfall auf die Nennspannung von 1,25 V.
Auswertung
Folgende Elektrodenreaktionen laufen beim Entladen (von links nach rechts) und beim
Laden (von rechts nach links) ab:
Literatur
R. Blume, H. J. Bader, Umweltchemie im Experiment, Ein praktischer Leitfaden, Cornelsen Verlag,
Frankfurt a. M. 1990, 148-151.