Chemie Overal 6 VWO ||| Samenvatting H18: Accu’s en brandstofcellen
H18 | Accu’s en brandstofcellen
18.1 Elektrochemische cel
Stroom uit stoffen
Voor batterijen en accu’s gebruik je in de scheikunde de verzamelnaam elektrochemische cellen.
De cellen zetten via redoxreacties chemische energie om in elektrische energie.
Er zijn twee reactievaten, ook wel halfcellen genoemd, één waarin de reactie van de oxidator
verloopt en één waarin de reactie van de reductor
verloopt. Deze twee reactievaten kun je verbinden via
stroomdraden en een zogenaamde zoutbrug.
Als de reductor reageert aan een elektrode, komen er
elektronen vrij. De elektrode krijgt hierdoor een
negatieve lading en is dus de negatieve elektrode of
de minpool. Via de stroomdraad komen de elektronen
in de halfcel met de oxidator. De oxidator neemt juist
elektronen op en heeft dan een positieve lading. Dit is
de positieve elektrode of de pluspool.
De reactievaten zijn ook nog verbonden door een zoutbrug. Zonder zoutbrug zou er geen stroom
lopen, omdat de stroomkring dan niet gesloten is. In de zoutbrug zit een zout opgelost, de
elektrolyt. De ionen ervan zorgen voor de stroomgeleiding.
Voor een evenwicht in lading, gaan er positieve ionen uit de zoutbrug in de richting van de
oxidatorhalfcel en negatieve ionen in de richting van de reductorhalfcel.
In plaats van een zoutbrug wordt ook wel gebruikgemaakt van een membraan. Het membraan laat
selectief deeltjes door, waardoor stroomgeleiding mogelijk is.
Bronspanning
Of een redoxreactie verloopt bepaal je aan de hand van het verschil tussen de standaard-
elektronenpotentiaal van de oxidator en die van de reductor, ∆𝑉0. In formulevorm is dit dan:
∆𝑉0 = 𝑉0𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎𝑡𝑜𝑟 − 𝑉0𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 in V.
Deze spanning noem je de bronspanning. De waarden voor de standaardelektrodepotentiaal zijn
gemeten onder standaardomstandigheden (p = p0 en T = 298 K, BINAS tabel 48).
18.2 Batterij en brandstofcel
Batterij
Naast de accu’s zijn eenvoudige wegwerpbatterijen een veelgebruikte toepassing
van de elektrochemische cel. Een batterij is een accu, die je gemakkelijk kunt
verwisselen.
Oplaadbare batterij
Als een batterij stroom levert lossen ionen op in het elektrolyt en zitten ze niet
meer bij de elektrode. Je kunt een batterij zo niet meer opladen.
Bij het opladen van een batterij verlopen de reacties van de stroomlevering in
omgekeerde richting. De reactieproducten moeten bij een oplaadbare batterij op
hun plaats blijven. Dit kan doordat de stoffen vast zijn of in de zoutbrug zitten.
De spanning van een externe spanningsbron moet groter zijn dan de spanning van
de batterij. Hierdoor kan de reactie in de batterij in omgekeerde richting
verlopen. Het proces waarbij reacties onder de invloed van een elektrische stroom
gaat lopen, heet elektrolyse.
Brandstofcel
Als vervanging van accu’s komen er steeds meer brandstofcellen op de markt. Die
zijn kleiner, minder zwaar en kunnen meer energie bevatten.
1
H18 | Accu’s en brandstofcellen
18.1 Elektrochemische cel
Stroom uit stoffen
Voor batterijen en accu’s gebruik je in de scheikunde de verzamelnaam elektrochemische cellen.
De cellen zetten via redoxreacties chemische energie om in elektrische energie.
Er zijn twee reactievaten, ook wel halfcellen genoemd, één waarin de reactie van de oxidator
verloopt en één waarin de reactie van de reductor
verloopt. Deze twee reactievaten kun je verbinden via
stroomdraden en een zogenaamde zoutbrug.
Als de reductor reageert aan een elektrode, komen er
elektronen vrij. De elektrode krijgt hierdoor een
negatieve lading en is dus de negatieve elektrode of
de minpool. Via de stroomdraad komen de elektronen
in de halfcel met de oxidator. De oxidator neemt juist
elektronen op en heeft dan een positieve lading. Dit is
de positieve elektrode of de pluspool.
De reactievaten zijn ook nog verbonden door een zoutbrug. Zonder zoutbrug zou er geen stroom
lopen, omdat de stroomkring dan niet gesloten is. In de zoutbrug zit een zout opgelost, de
elektrolyt. De ionen ervan zorgen voor de stroomgeleiding.
Voor een evenwicht in lading, gaan er positieve ionen uit de zoutbrug in de richting van de
oxidatorhalfcel en negatieve ionen in de richting van de reductorhalfcel.
In plaats van een zoutbrug wordt ook wel gebruikgemaakt van een membraan. Het membraan laat
selectief deeltjes door, waardoor stroomgeleiding mogelijk is.
Bronspanning
Of een redoxreactie verloopt bepaal je aan de hand van het verschil tussen de standaard-
elektronenpotentiaal van de oxidator en die van de reductor, ∆𝑉0. In formulevorm is dit dan:
∆𝑉0 = 𝑉0𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎𝑡𝑜𝑟 − 𝑉0𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 in V.
Deze spanning noem je de bronspanning. De waarden voor de standaardelektrodepotentiaal zijn
gemeten onder standaardomstandigheden (p = p0 en T = 298 K, BINAS tabel 48).
18.2 Batterij en brandstofcel
Batterij
Naast de accu’s zijn eenvoudige wegwerpbatterijen een veelgebruikte toepassing
van de elektrochemische cel. Een batterij is een accu, die je gemakkelijk kunt
verwisselen.
Oplaadbare batterij
Als een batterij stroom levert lossen ionen op in het elektrolyt en zitten ze niet
meer bij de elektrode. Je kunt een batterij zo niet meer opladen.
Bij het opladen van een batterij verlopen de reacties van de stroomlevering in
omgekeerde richting. De reactieproducten moeten bij een oplaadbare batterij op
hun plaats blijven. Dit kan doordat de stoffen vast zijn of in de zoutbrug zitten.
De spanning van een externe spanningsbron moet groter zijn dan de spanning van
de batterij. Hierdoor kan de reactie in de batterij in omgekeerde richting
verlopen. Het proces waarbij reacties onder de invloed van een elektrische stroom
gaat lopen, heet elektrolyse.
Brandstofcel
Als vervanging van accu’s komen er steeds meer brandstofcellen op de markt. Die
zijn kleiner, minder zwaar en kunnen meer energie bevatten.
1
