Leclanché-Element

Leclanché-Element

Das Leclanché-Element ist ein historisches galvanisches Element, das von Georges Leclanché entwickelt und 1866 patentiert wurde. ^[1] Es stellt eine elektrische Batterie (Primärelement) dar und war in der ursprünglichen Form mit flüssigem Elektrolyt ausgestattet. Es zählt damit zu den heute nicht mehr verwendeten „Nassbatterien“. Verbesserungen führten zu einem gelierten Elektrolyt und es stellt einen Vorläufer der Trockenbatterien wie dem Zink-Braunstein-Element und der Alkali-Mangan-Batterie dar.

Das Leclanché-Element weist eine Klemmenspannung von 1,5 V auf und besteht aus einer Anode aus Zink, die den negativen Anschluss darstellt, einem Elektrolyt aus Ammoniumchlorid, und einer Kathode aus Graphit, die den positiven Anschluss der Zelle darstellt. Die Kathode ist zum Elektrolyt hin durch Mangandioxid (Braunstein) umgeben, der als Depolarisator wirkt.

Das Leclanché-Element war wirtschaftlich über viele Jahrzehnte erfolgreich und wurde unter anderem zur Versorgung von Eisenbahntelegraphen und Hausklingeln eingesetzt. Dabei durchlief das Element über Jahre laufende Verbesserungen: Eine wesentliche Verbesserung und erster Schritt zum Trockenelement erfolgte durch den Ersatz des flüssigen Elektrolyts durch mit Ammoniumchlorid getränktes Weizenmehl. In weiterer Folge wurde das gelierte Elektrolyt durch dünne Separatorpapiere in Sektoren aufgeteilt und durch Beigabe von Zinkchlorid die Energiedichte erhöht. Im Bereich der Zinkanode kamen verschiedene Metalllegierungen und Verschlusssysteme zum Einsatz, um die Wasserstoffentwicklung bei der Entladung zu reduzieren bzw. durch Luftabschluss die Lagerfähigkeit der Elemente zu erhöhen.

Elektrochemie

Die Reaktionsgleichung bei Entladung der Zelle lautet:

Negative Elektrode:

$\mathrm{\ Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2 e^{-}} \,$

Positive Elektrode:

$\mathrm{MnO_2 + H^{+} + e^{-} \rightarrow MnOOH} \,$

Elektrolytlösung:

$\mathrm{ Zn^{2+} + 2NH_4 ^{+} + 2 Cl^{-} \rightarrow [Zn(NH_3)_2]Cl_2 + 2H^{+}} \,$

Als Gesamtreaktion ergibt sich:

$\mathrm{Zn + 2MnO_2 + 2NH_4Cl \rightarrow [Zn(NH_3)_2]Cl_2 + 2 MnOOH} \,$

Literaturquellen

• Lucien F. Trueb, Paul Rüetschi: Batterien und Akkumulatoren. 1. Auflage. Springer, 1998, ISBN 3-540-62997-1.
• H.A. Kiehn: Battery Technology Handbook. 2. Auflage. Marcel Dekker Inc., 2003, ISBN 0-8247-4249-4.

Einzelnachweise

1. ↑ Georges Leclanché: Französisches Patent Nr. 71 865, erteilt 1866

Galvanische Zellen

Primärzellen:  Alkali-Mangan-Batterie | Lithiumbatterie | Lithium-Eisensulfid-Batterie | Lithium-Mangandioxid-Batterie | Lithium-Thionylchlorid-Batterie | Lithium-Schwefeldioxid-Batterie | Lithium-Kohlenstoffmonofluorid-Batterie | Nickel-Oxyhydroxid-Batterie | Quecksilberoxid-Zink-Batterie | Silberoxid-Zink-Batterie | Zink-Braunstein-Zelle | Zinkchlorid-Batterie | Zink-Luft-Batterie
Sekundärzellen:  Bleiakkumulator | Natrium-Schwefel-Akkumulator | Nickel-Cadmium-Akkumulator | Nickel-Eisen-Akkumulator | Nickel-Lithium-Akkumulator | Nickel-Metallhydrid-Akkumulator | Nickel-Wasserstoff-Akkumulator | Nickel-Zink-Akkumulator | Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator | Lithium-Ionen-Akkumulator | Lithium-Mangan-Akkumulator | Lithium-Polymer-Akkumulator | Lithium-Schwefel-Akkumulator | Silber-Zink-Akkumulator | STAIR-Zelle | Vanadium-Redox-Akkumulator | Zink-Brom-Akkumulator | Zebra-Batterie | Zellulose-Polypyrrol-Zelle | Zinn-Schwefel-Lithium-Akkumulator
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Ausführungen:  Akkumulator | Batterie | Brennstoffzelle | Knopfzelle | Konzentrationselement | Redox-Flow-Zelle | Thermalbatterie | Bestandteile: Halbzelle (Donator- und Akzeptorhalbzelle)