Was ist eine elektrische Zelle?
Eine elektrische Zelle ist ein einfaches Gerät, das elektrischen Strom liefern kann. Eine oder mehrere elektrische Zellen, die zusammenarbeiten, um einen Strom zu liefern, bilden eine Batterie. Die chemische Reaktion einer elektrischen Zelle wird als "Oxidationsreduktion" kategorisiert. Elektronen werden übertragen, indem eine chemische Spezies durch Entfernung von Elektronen oxidiert wird, während eine andere durch Zugabe von Elektronen reduziert wird. Die Reaktion in einer elektrischen Zelle kann manchmal offensichtlich chemisch sein, wie bei der Kupfer-Zink-Batterie; In anderen Fällen, z. B. bei der Solarzelle, ist dies möglicherweise weniger offensichtlich.
Elektrische Zellen können eine umgekehrte Anwendung finden, wie beim Galvanisieren, wobei eine externe Spannung angelegt wird, die Elektronen in umgekehrter Richtung überträgt, was zur Abscheidung von Metall auf Substraten führt. Zu den häufigsten Ablagerungen zählen Nickel, Lötzinn, Chrom, Kupfer, Silber und Gold. Interessanterweise kann die Wirkung von Solarzellen umgekehrt werden. Anstelle von Licht, das auf ihre Oberflächen auftrifft, um Elektrizität zu erzeugen, kann Strom eingeführt werden, der zu einer Lichtemission führt, wenn auch mit einer anderen Frequenz, nämlich dem Infrarot. Dies ist das Prinzip der Leuchtdiode oder LED.
Eine Form der Zelle, die intensiv untersucht wird, ist die Brennstoffzelle. Dies liegt insbesondere an der Notwendigkeit eines alternativen Brennstoffs als Ersatz für Kohle und Erdöl. Die Brennstoffzelle von größtem Interesse verwendet Wasserstoff als Brennstoff. Bei der Verbrennung von Wasserstoff in Sauerstoff entsteht reines Wasser anstelle von Treibhausgasen und anderen Schadstoffen. Eine verbleibende Schwierigkeit besteht darin, das richtige Elektrolytmedium zu finden, damit der Prozess erfolgreich durchgeführt werden kann.
Es gibt andere, komplexere Arten von Brennstoffzellen. Dazu gehören die Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC), die Phosphorsäure-Brennstoffzelle (PAFC), die Protonenaustausch-Speicher-Brennstoffzelle (PEM) und die Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC). Im gegenwärtigen Entwicklungsstadium weisen alle gravierende Mängel auf. Einige erfordern einen sehr hohen Grad an Kraftstoffreinheit, andere erfordern eine teure Platinkatalyse und man benötigt sehr hohe Temperaturen, um zu funktionieren. Alle verwenden Wasserstoffgas als Grundbrennstoff.
1971 wurde das US-Patent Nr. 3,591,860 für eine nukleare industrielle Vorrichtung erteilt, die als Gamma-Elektrozelle bezeichnet wird. Diese Erfindung wurde entwickelt, um eine hohe Ausgangsspannung direkt aus Kernstrahlung zu erzeugen. Dies ist möglich, ohne zuvor einen Wärmekreislauf durchlaufen zu haben. Da es sogar Strom direkt aus radioaktiven Isotopen erzeugen kann, wird es als alternative sichere Energiequelle angesehen. Leider wurde die Erfindung des Mobiltelefons von einigen Personen dem Inhaber des Gammazellenpatents falsch zugeschrieben.