7.3 vervolg: batterijen en brandstofcellen

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 5

7.3 Elektrochemische cellen

vervolg: batterijen en brandstofcellen

Herhaling elektrochemische cel

+ DEMO

Weet je het nog?

1. Geef de halfreactie van de OX en de RED

2. Geef de richting van de elektronen aan

3. Wat is de plus/min pool?

4. wat gebeurt er in de zoutbrug?

Neem de figuur over in je schrift en beantwoord de vragen.

Daniell cel

1. Geef de halfreactie's van de OX en RED

2. Geef de richting van de elektronen aan

3. Wat is de pluspool en wat is de minpool in deze cel?

4. De zoutbrug sluit de stroomkring: wat gebeurt er bij de zoutbrug?

Demo

+ Opgave 21

Batterijen en accu's zijn elektrochemische cellen

Tekst

Brandstofcel

• Kleiner en lichter en kunnen meer
  energie bevatten
• Elektrochemische cel met
  voortdurende aanvoer van reagerende stoffen 

• Ox: O2 + 4 H+ + 4 e- -> 2 H2O
• Red: H2 -> 2 H+ + 2 e- (2x)
• Totaal: 2 H2 + O2 -> 2 H2O

H+ tegen elkaar wegstrepen.

Ox: zuurstof
Red: waterstof, methaan of methanol

Waterstof verkrijgen: fossiele brandstoffen verbranden (niet duurzaam!) of elektrolyse van water

Noteer: Brandstofcel

• In een brandstof reageert een brandstof, de reactieproducten zijn oxides.
• De oxidator is zuurstof. (uit lucht) + pool
• De reductor is de brandstof. - pool
• Bij een brandstofcel moet de brandstof continu worden aangevoerd.

Methanolbrandstofcel

O₂+ 4H⁺ + 4e--> 2H₂O 

CH₃OH + H₂O -> CO_{2  +} 6H⁺ +  6e^-

De halfvergelijking van methanol in deze brandstofcel is.

1. 
2. 
3. 
4. 

Waterstof voor de brandstofcel maken met elektrolyse. Energietransitie

verbonden met - pool:    2H₂O +2e^- -> H₂ + 2OH^- 

verbonden met +pool 2H₂O --> 4H⁺ + 4e^- + O₂

Tijdens stroomlevering neemt de massa van de positieve koperelektrode toe met 63,5 gram.
Wat gebeurt er met de massa van de negatieve zinkelektrode.

Zn: 65,4 gram /mol

Cu: 63,5 gram / mol

1. die neemt af met 63,5 gram
2. die neemt toe met 63,5 gram
3. die neemt af met 65,4 gram
4. die neemt toe met 65,4 gram

In deze cel met een koper en zilverelektrode. Welk deeltje reageert hier bij de min-pool? En Welk deeltje bij de pluspool?

1. 
2. 
3. 
4. 

Hoe verandert de lading van het looddeeltje bij de halfvergelijking aan de postieve pool?

+ pool  

PbO₂(s) + 4H⁺ + SO₄^2- + 2e^- -->           PbSO₄ + 2H₂O 

 

 

1. van 4- naar 2 -
2. van 4+ naar 2+
3. van 2+ naar 4+
4. van 2- naar 2+

Je kunt nu: 

• uitleggen welke energie-omzetting plaatsvindt in een elektrochemische cel.
• een elektrochemische cel beschrijven met de halfvergelijking van een oxidator en van een reductor en weet hoe de elektronenstroom gaat.
• afleiden wat de positieve en de negatieve pool is in een elektrochemische cel.
• uitleggen wat een brandstofcel is.

Aan de slag

Lees nogmaals goed paragraaf 7.3

Maken opgave 20,24,25,28 en 29

Paragraaf 4 Energieopslag met redoxreacties

Loodaccu

De reacties tijdens stroomlevering:

+ pool  PbO₂(s) + 4H⁺ + SO₄^2- + 2e^-  ------>                PbSO₄ + 2H₂O 

- pool  Pb(s) + SO₄^2-  ------>   PbSO₄ + 2e^-

De reacties tijdens het opladen zijn precies omgekeerd aan de reacties tijdens stroomleveren. 

 

Noteer: Een accu is een oplaadbare batterij

• BIj een oplaadbare batterij zijn de reacties omkeerbaar als je een externe stroombron aansluit.
  
• Voor een oplaadbare batterij moeten de reactieproducten in de buurt van de elektrodes blijven.
• Bij het opladen vinden precies de omgekeerde halfreacties plaats.

Aan de slag

Lees goed paragraaf 7.4

Maken opgave .35 t/m 38 behalve 36a,b en d; 37d en e.