Environmental Engineering Reference
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−
Natrium
Schwefel
+
von ca. 300 °C arbeitet. Bei der Entladung nimmt das Natrium auf der Kathodenseiteimmer mehr ab
und die Stoffmenge auf der Anodenseite nimmt entsprechend zu. Daher muss in dem Behälter des
Akkumulators genügend freier Platz sein, um den Stoffaustausch nicht zu behindern
Als Elektrolyt wird der Feststoffelektrolyt
β
-Aluminiumoxid (Na
O
12Al
O
) verwendet,
der bei einer Temperatur von ca. 300 °C für Na
+
-Ionen leitend wird. Bei dem Entladevor-
gang nimmt der Natriumvorrat auf der Kathodenseite dauernd ab, während die Stoffmenge
prinzipielle Aufbau dieses Akkumulators gezeigt. Da Schwefel ein schlechter elektrischer
Leiter ist, besteht die Anode aus einem mit Schwefel getränkten Grafitgewebe. Flüssiges
Natrium ist dagegen ein guter elektrischer Leiter, in den eine leitende, gegen Natrium re-
sistente Elektrode, die Kathode, taucht. Die Akkumulatorspannung beträgt etwa
U
⋅
=
,V,
kg
−
. An diesem Konzeptfür den Fahrzeugantrieb
wird nicht länger gearbeitet, wahrscheinlich, weil geschmolzenes Na sich bei Berührung
mit Lut sofort entzündet und S ein
Umweltproblem
verursachen kann. Stationäre Spei-
cher nach diesem Konzept werden aber seit 2008 in Japan eingesetzt.
Komplizierter sind das Prinzip und die Reaktionsgleichung für den bekannten Blei-
Akkumulator, der heute noch fast ausschließlich als Kurzzeitspeicher in Kratwagen ver-
wendet wird:
diespezifischeEnergie
W
/
m
=
,kWh
⋅
H
O. (8.71)
In diesem Fall besteht der Elektrolyt daher aus einer Flüssigkeit (H
OundH
SO
), die
sowohl positive H
+
-Ionen wie auch negative SO
−−
-Ionen leitet. Im entladenen Zustand
sind beide Elektroden mit Bleisulfat (PbSO
) bedeckt. Beim Aufladen verwandeln sie sich
zurück in Blei auf der Kathode und Bleioxid auf der Anode. Die Akkumulatorspannung
beträgt
U
Pb
+
PbO
+
H
SO
↔
PbSO
+
PbSO
+
kg
−
und ist wesentlich
≈
V, die spezifischeEnergie aber nur
W
/
m
=
,kWh
⋅
kleiner als die des Na/S-Akkumulators.
Deswegen wird schon seit einigen Jahren in Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb der
Li-Ionen-Akkumulator eingesetzt. Dieser basiert auf folgender Reaktionsgleichung:
Li
x
C
n
+
Li
−
x
Mn
O
↔
LiMn
O
+
n
C.
(8.72)
Anstelle von Mn
O
können auch andere Metalloxide (z.B. CoO
) verwendet werden.
Bei der Entladung wandern Li
+
-Ionen aus der Graphitmatrix (C
n
) durch den Feststoff-
