Leclanche cel

[michel151]

voor een schoolproject moet ik een batterij maken die een autotje moet aandrijven. Bij dit project moet ik natuurlijk mijn medeleerlingen verslaan.

Het concept wat ik met mijn projectgroep bedacht hebben bestaat uit een aangepaste leclanché cel waarbij de negatieve elektrode een aluminium bakje is met een geoxideerde binnenkant, de geoxideerde binnenkant is een soort natuurlijke semi-permeabele wand. De postieve elektrode is een koolstofstaafje, het elektroliet is aangezuurd KMnO4. Deze cel heeft veel voordelen maar er is een groot nadeel, er kan een nevenreactie optreden, namelijk als KMnO4 met geconcentreerd zwavelzuur reageert tot Mn2O7. Mn2O7 is opzich een ongevaarlijk stofje totdat er iets van warmte bijkomt dan is het zeer explosief omdat er reactief zuurstof en ozon word gevormd.

natuurlijk gaan we eerst testen hoe de temperatuur verloopt bij deze cel, dit doen we in de zuurkast, maar als de cel ontploft moeten wij dit idee meteen verwerpen wat ongunstig is omdat deze cel de meest potentie heeft.

Iemand tips om ervoor te zorgen dat het ding niet ontploft?

[hzeil]

De cel die U voorstelt bestaat dus uit een aangezuurde KMnO4 oplossing met daarin twee electroden:

1. Een koolstaaf

2. Aluminium, bedekt door een dunne laag aluminiumoxyde.

Ik zie echter niet in via welke anode- en kathodereakties deze cel zou kunnen werken. Het verschil met de klassieke Leclanche-cel is dat bij Leclanche de oxyderende stof alleen in electrisch contact is met de koolstof electrode zodat de kathodereaktie alleen daar zal verlopen.

In de cel die U voorstelt is de oxydator permanganaat in contact met beide electroden. Er is dus een inwendige kortsluiting.

Er zijn twee verschillende electroden en er zal dus wel wat celspanning zijn. Maar het is geen cel die een bruikaar electrisch vermogen zal kunnen leveren. Ik zie niet in hoe deze cel zou kunnen exploderen. Ik verwacht alleen een langzame reaktie tussen Al en de permanganaat ionen. Maar dat is een kortsluitreaktie waar U niets aan heeft.

[michel151]

Wat zegt zou kloppen als de aluminium niet geoxideerd is, wanneer aluminium geoxideerd is gaan de geoxideerde aluminium-ionen aan de vaste aluminium zitten. Deze ionen fungeren (theoretisch) als een semi-permeabele wand, waardoor wel aluminium-ionen de oplossing in kunnen maar geen mangaan-ionen naar de aluminium elektrode komen.

dit is natuurlijk nog een theoretisch concept, eigenlijk is dit concept meer een mix van een leclache cel en een oxy-anion cel, waarbij het groote nadeel van de leclanche cel, de hoge weerstand van de semi permeabel wand is opgelost.

dit concept moet natuurlijk nog getest worden maar theoretisch zou er geen inwendige kortsluiting mogen ontstaan.

[hzeil]

Michel, wat je voorstelt werkt toch echt niet. De gebruikelijke anodematerialen in niet-oplaadbare batterijen zijn alleen zink en (eventueel) lithium. Aluminium hoort daar niet bij. Dat komt omdat het anodisch oplossen van dit metaal wordt geblokkeerd door oxydevorming. Dit is een eenzijdige blokkade. In kathodische richting kan er dan nog wel stroom door maar daar heb je voor je batterij niets aan.

Bij zinkanodes heb je daar geen last van. Daarbij ontstaan vrij beweeglijke zink-ionen die kunnen worden afgevoerd. Bij aluminium gaat dat niet. Maar dit nadeel heeft ook een voordeel. Hierdoor kan Al in zwavelzuur ge-anodiseerd worden waarbij, na rekristallisatie, een beschermende oxydelaag ontstaat. Zie in Wikipedia bij anodiseren van aluminium

Overigens, een oxy-anion cel met bijv. Na-hypochloriet kan alleen maar functioneren met twee electrolieten die van elkaar gescheiden worden door een semipermeabele membraan. Dat is een heel moeilijke constructie. Een dialysemembraan zou je er goed voor kunnen gebruiken. Zonder deze electrolietscheiding krijg je bij de oxy-anioncel ook inwendige kortsluiting.

Zoals je weet wordt in een loodaccu het PbO2 op afstand gehouden van de tegenelectrode (lood) en in een Leclanche-cel wordt het MnO2 ook op afstand gehouden van het zink. Direkt kontakt tussen de anode- en kathodematerialen moet dus worden vermeden. Anders heb je kortsluiting.