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Zink-Braunstein-Zelle

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Die Zink-Braunstein-Zelle, auch Leclanché-Element (nach Georges Leclanché), Trockenelement, Zink-Kohle-Element (wegen der Verwendung einer festen Kohle-Elektrode) oder Zink-Kohle-Trockenbatterie (wegen der gasdichten Kapselung der Zelle und der Eindickung des Elektrolyten), ist ein galvanisches Element und erzeugt elektrische aus chemischer Energie. Sie zählt zu den Primärelementen, da sie, anders als Akkumulatoren, nicht wiederaufladbar ist. Zink-Braunstein-Zellen sind preiswert in der Herstellung und weit verbreitet, werden aber zunehmend von Alkali-Mangan-Batterien verdrängt.


[Bearbeiten] Aufbau

Schnitt durch eine Zink-Kohle Batterie
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Schnitt durch eine Zink-Kohle Batterie

Das Zink-Kohle-Element besteht aus einer Zinkelektrode (Anode (-)) und Braunsteinpulver (Kathode (+)) mit einer Kohleelektrode als elektrischer Zuleitung. Als Elektrolyt wird dabei eine 20%ige Ammoniumchloridlösung eingesetzt. Der Verbraucher wird zwischen die beiden Elektroden geschaltet. Die Zelle liefert eine Spannung von in etwa 1,5 Volt.

Im Bild erkennt man außen die Metall-Ummantelung. Sie erhöht die mechanische Stabilität der Zelle. Die Kunststoff-Folie unter dem Metall-Mantel soll ein Auslaufen der Zelle verhindern. Der Zink-Becher, der das Elektrolyt und den Braunstein umschließt, ist nahezu aufgebraucht und auf der Abbildung nicht zu erkennen. Der Kohlestift in der Mitte wurde, zusammen mit dem Plus-Außenkontakt der Batterie, etwas herausgezogen.

[Bearbeiten] Probleme

Kommt es zum Auslaufen des Elektrolyten, dann zerfrisst er die Batterieanschlüsse des betroffenen Gerätes und bei Reinstecken in das Gerät auch die Leiterbahnen und Lötstellen. Aus diesem Grund soll man diese Batterien bei teureren Geräten oder bei solchen, in denen sie länger verbleiben, nicht verwenden .

[Bearbeiten] Reaktion

Anode (Minuspol):

Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-

Kathode (Pluspol):

2MnO_2 + 2H_3O^++ 2e^- \rightarrow Mn_2O_3 + 3H_2O

Nachlieferung der nötigen Oxonium-Ionen aus dem Ammoniumchlorid-Elektrolyten:

NH_4^+ + H_2O \rightarrow NH_3 + H_3O^+

Die entstandenen Ammoniakmoleküle werden von den Zinkionen komplex gebunden:

Zn^{2+} + 2NH_3 \rightarrow [Zn(NH_3)_2]^{2+}

Die Reaktion dieses Komplexes mit den Chloridionen aus dem Ammoniumchlorid:

[Zn(NH_3)_2]^{2+} + 2Cl^- \rightarrow  [Zn(NH_3)_2]Cl_2


Gesamtgleichung::

Zn + 2MnO_2 + 2NH_4Cl \rightarrow Mn_2O_3 + [Zn(NH_3)_2]Cl_2 + H_2O


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