Mit Peroxodisulfat zu extremen Potentialdifferenzen — eine 5V‐Monozelle

Abstract

Stichworte: Batterie ⋅ Elektrochemie ⋅ Spannungsreihe Bei der Bearbeitung der elektrochemischen Spannungsreihe und elektrochemischer Zellen tritt bei Schülern fast zwangsläufig die Frage auf, wie sich eine Batterie konstruieren lässt, die eine möglichst hohe Potentialdifferenz aufweist. Falls man versucht, eine solche Batterie zu entwerfen, so stellt sich nach einem Blick in die elektrochemische Spannungsreihe das Lithium als ideales Anodenmaterial heraus (E° = -3,04V) [1]. Das höchste Standardpotential weist zwar das Fluor auf, das allerdings aufgrund des schwierigen Umgangs für die Konstruktion einer handhabbaren Batterie ausscheidet. Als Alternative bieten sich Peroxodisulfate an, die in wässriger Lösung laut Tabelle ein Standardpotential von 2,01V aufweisen. Die Peroxodisulfate wirken aufgrund des Bestrebens der Rückbildung der Sulfate stark oxidierend. Kombiniert man entsprechend eine Lithium-mit einer Peroxodisulfat-Halbzelle, sollte es möglich sein, eine Batterie zu konstruieren, die eine Potentialdifferenz von ca. 5V zeigt.Allerdings stellt man schnell fest, dass eine solche Batterie nichtwie angenommen -eine Spannung von 5V aufweist, sondern nur 4,3V. Die folgenden Experimente zeigen, wie es trotzdem gelingen kann, eine 5V Batterie zu konstruieren, wenn zusätzlich Silbersalze als Katalysator einsetzt werden und warum dieses erforderlich ist. Versuch 1: Lithium-Peroxodisulfat-Zelle mit SilbersulfatGeräte und Chemikalien: Becherglas (100 mL, hohe Form), Tonzelle, Voltmeter, Messleitungen, Krokodilklemmen, batterieberiebenes Radio, Platinelektrode, paladinierte Kohleelektrode, Lithium, Natriumperoxodisulfat, verd. Schwefelsäure, Lithiumperchlorat-Lösung, w(LiClO 4 ) = 10% (in THF), Silbersulfat

Organic Redox-Flow Batteries Using Hair Dyes and Pharmaceuticals

“…Oxygen and hydrogenperoxide are directly provided at the electrode due to the addition of sodium persulfate and the formation of its decomposition products in aqueous solutions. In contrast to its oxidation potential sodium persulfate does not affect the electrode potential [15].…”

“…3 cm × 4 cm, carbon/oxygen electrode (according to Oetken et. al [15]), powerful electric motor, multimeter, wires, crocodile clips, silver/silverchlorideelectrode, stand material (if necessary), magnetic stirrer, low voltage power supply (resources cf. [6,7])…”

“…3 cm × 4 cm, carbon/oxygen electrode (Oetken et. al [15]), powerful electric motor, multimeter, wires, crocodile clips, silver/silverchloride-electrode, stand material (if necessary), magnetic stirrer Chemicals: sodium hydroxide c(NaOH) = 1 mol/L, sulfuric acid c(H 2 SO 4 ) = 1 mol/L, potassium chloride solution c(KCl) = 1 mol/L, sodium persulfate, Paracetamol tablets (500 mg/tablet).…”