Ein Leben ohne Batterien und Akkumulatoren ist heute schwer vorzustellen, da sie in vielen gängigen elektrischen Geräten benötigt werden. Da Energiespeicherung eine wichtige Rolle in der heutigen Zeit spielt, wird viel Forschung auf diesem Gebiet betrieben.
In dieser Facharbeit werden neuartige und alte Verfahren erläutert und Probleme von neuen Systemen aufgezeigt, um einen Ausblick auf den weiteren Verlauf der Energiespeicherentwicklung geben zu können.
Dazu wird diese Facharbeit zunächst auf bekannte und häufig verwendete Verfahren eingehen um anschließend auf neue, noch unerprobte Methoden und Änderungsversuche eingehen.
Die Materiallage ist aufgrund der Geheimhaltung neuer Systeme relativ schwierig. Viele Firmen und Forschungsinstitute geben keinerlei Auskunft über ihre Forschungsarbeit, um den wirtschaftlichen Vorteil zu gewährleisten. Einige Daten und Informationen zur Forschung beziehen sich deshalb auf ein Institut, dem MEET (Münster Electrochemical Energy Technology), da ich dieses Institut besichtigen und einen Einblick in ihre Forschungsarbeit erhalten konnte. Nachdem ich das MEET besichtigt hatte, entschloss ich mich jedoch dazu, noch weiter nach anderen Forschungseinrichtungen zu suchen, weil ich die Verknüpfung von mehreren neuartigen Ansätzen für den Ausblick auf die weiteren Forschungserfolge für sehr wichtig halte.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Entstehung der ersten galvanischen Zelle
- 3 Primärzellen
- 3.1 Funktionsweise einer galvanischen Zelle
- 3.2 Beispiel einer heutigen Standardanwendung: Die Zink-Kohle-Batterie
- 4 Sekundärzellen
- 4.1 Grundprinzipien eines Akkumulators
- 4.2 Veranschaulichung an einer Autobatterie
- 5 Akkumulatoren Forschung
- 5.1 Gründe für die Forschung
- 5.2 Materialforschung
- 5.3 Sicherheitsfragen
- 5.4 zwei zukünftige Energiespeicherungsansätze
- 5.4.1 Die „Green-Battery“
- 5.4.2 Batterie 2.0
- 6 Ausblick auf den weiteren Verlauf der Forschung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Facharbeit untersucht die Speicherung elektrischer Energie, indem sie sowohl etablierte als auch innovative Verfahren beleuchtet. Ziel ist es, den aktuellen Forschungsstand darzustellen und einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen zu geben. Die Arbeit berücksichtigt dabei die Herausforderungen und Probleme, die mit neuen Energiespeichersystemen verbunden sind.
- Entwicklung und Funktionsweise galvanischer Zellen
- Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Primär- und Sekundärzellen
- Aktuelle Forschung im Bereich der Akkumulatoren
- Zukünftige Trends und Herausforderungen der Energiespeichertechnologie
- Analyse spezifischer Beispiele (z.B. Zink-Kohle-Batterie, Autobatterie)
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung beschreibt die Bedeutung von Batterien und Akkumulatoren im heutigen Leben und führt in das Thema der Facharbeit ein. Sie begründet die Wahl des Themas und erläutert die Herausforderungen bei der Recherche aufgrund von Geheimhaltungsmaßnahmen in der Forschung. Die Autorin beschreibt ihren Zugang zu Informationen, insbesondere durch einen Besuch des MEET-Instituts, und betont die Notwendigkeit, verschiedene Forschungsansätze zu berücksichtigen.
2 Entstehung der ersten galvanischen Zelle: Dieses Kapitel beleuchtet die frühen Versuche der mobilen Spannungsquellenherstellung, beginnend mit einem archäologischen Fund aus dem parthischen Reich und der zufälligen Entdeckung von Luigi Galvani bezüglich der Muskelreaktion durch unterschiedliche Metalle. Es wird die Entwicklung der ersten Batterie durch Alessandro Volta mit der "Voltaschen Säule" detailliert beschrieben, wobei das Prinzip der Spannungsgenerierung durch die Reaktion von Metallen mit einer salzhaltigen Flüssigkeit erklärt wird.
3 Primärzellen: Dieses Kapitel beschreibt Primärzellen, die chemische Energie in elektrische umwandeln, jedoch nicht wiederaufladbar sind. Es wird die Funktionsweise einer galvanischen Zelle detailliert erklärt, indem die Redoxreaktionen an Anode und Kathode sowie der Elektronenfluss und der Ausgleich durch ein Diaphragma erläutert werden. Ein Beispiel einer heutigen Standardanwendung, die Zink-Kohle-Batterie, wird erwähnt.
4 Sekundärzellen: Das Kapitel konzentriert sich auf Sekundärzellen (Akkumulatoren), die im Gegensatz zu Primärzellen wiederaufladbar sind. Es erklärt die Grundprinzipien eines Akkumulators und veranschaulicht diese anhand des Beispiels einer Autobatterie. Der Fokus liegt auf den fundamentalen Vorgängen bei der Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie und umgekehrt.
5 Akkumulatoren Forschung: Dieses Kapitel behandelt die aktuelle Forschung im Bereich der Akkumulatoren. Es werden die Gründe für die intensive Forschung, die Materialforschung, Sicherheitsaspekte und zwei zukünftige Energiespeicherungsansätze ("Green-Battery" und "Batterie 2.0") diskutiert. Der Schwerpunkt liegt auf den Herausforderungen und den Innovationen in der Entwicklung von Akkumulatoren.
Schlüsselwörter
Energiespeicherung, galvanische Zelle, Primärzellen, Sekundärzellen, Akkumulatoren, Batterieforschung, Materialforschung, Redoxreaktionen, "Green-Battery", Batterie 2.0, MEET (Münster Electrochemical Energy Technology)
Häufig gestellte Fragen zur Facharbeit: Energiespeicherung
Was ist der Inhalt dieser Facharbeit?
Die Facharbeit befasst sich umfassend mit der Energiespeicherung, insbesondere mit galvanischen Zellen, Primär- und Sekundärzellen (Akkumulatoren). Sie untersucht die Entwicklung, Funktionsweise und aktuelle Forschung auf diesem Gebiet, inklusive zukünftiger Trends und Herausforderungen. Die Arbeit beinhaltet eine Einleitung, Kapitel zur Entstehung der ersten galvanischen Zelle, Primär- und Sekundärzellen, aktuelle Akkumulatorforschung (inkl. "Green-Battery" und "Batterie 2.0") und einen Ausblick auf die zukünftige Forschung. Konkrete Beispiele wie die Zink-Kohle-Batterie und die Autobatterie werden analysiert.
Welche Themen werden im Detail behandelt?
Die Arbeit deckt folgende Themen ab: Entwicklung und Funktionsweise galvanischer Zellen, Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Primär- und Sekundärzellen, aktuelle Forschung im Bereich der Akkumulatoren, zukünftige Trends und Herausforderungen der Energiespeichertechnologie und eine Analyse spezifischer Beispiele (z.B. Zink-Kohle-Batterie, Autobatterie). Besonderes Augenmerk liegt auf der Materialforschung und Sicherheitsaspekten im Zusammenhang mit der Akkumulatorforschung.
Welche Kapitel umfasst die Facharbeit?
Die Facharbeit gliedert sich in folgende Kapitel: 1. Einleitung, 2. Entstehung der ersten galvanischen Zelle, 3. Primärzellen (inkl. Funktionsweise und Beispiel Zink-Kohle-Batterie), 4. Sekundärzellen (inkl. Grundprinzipien und Beispiel Autobatterie), 5. Akkumulatorenforschung (inkl. "Green-Battery" und "Batterie 2.0") und 6. Ausblick auf den weiteren Verlauf der Forschung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Facharbeit?
Schlüsselwörter sind: Energiespeicherung, galvanische Zelle, Primärzellen, Sekundärzellen, Akkumulatoren, Batterieforschung, Materialforschung, Redoxreaktionen, "Green-Battery", Batterie 2.0, MEET (Münster Electrochemical Energy Technology).
Wie wird die Entstehung der ersten galvanischen Zelle beschrieben?
Das Kapitel beschreibt die frühen Versuche der mobilen Spannungsquellenherstellung, beginnend mit einem archäologischen Fund und Galvanis Entdeckung. Die Entwicklung der ersten Batterie durch Volta mit der "Voltaschen Säule" und das Prinzip der Spannungsgenerierung durch die Reaktion von Metallen mit einer salzhaltigen Flüssigkeit werden detailliert erläutert.
Was wird in Bezug auf Primär- und Sekundärzellen erklärt?
Primärzellen werden als nicht wiederaufladbare Zellen beschrieben, die chemische Energie in elektrische umwandeln. Die Funktionsweise einer galvanischen Zelle mit Redoxreaktionen an Anode und Kathode wird detailliert erklärt. Sekundärzellen (Akkumulatoren) werden als wiederaufladbare Zellen definiert. Ihre Grundprinzipien und die Umwandlung von chemischer in elektrische Energie und umgekehrt werden erläutert.
Welche Aspekte der Akkumulatorforschung werden behandelt?
Die aktuelle Akkumulatorforschung wird hinsichtlich der Gründe für die intensive Forschung, der Materialforschung, Sicherheitsaspekten und zwei zukünftigen Energiespeicherungsansätzen ("Green-Battery" und "Batterie 2.0") diskutiert. Die Herausforderungen und Innovationen in der Entwicklung von Akkumulatoren stehen im Vordergrund.
Welche konkreten Beispiele werden genannt?
Konkrete Beispiele, die in der Facharbeit analysiert werden, sind die Zink-Kohle-Batterie und die Autobatterie.
- Quote paper
- Nele Schlenker (Author), 2012, Galvanische Zellen zur Speicherung elektrischer Energie. Funktionsweise, Grundprinzipien und Akkumulatoren-Forschung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/300921
