Quelltext der Seite Leclanché-Element

Das '''Leclanché-Element''' ist ein historisches [[Galvanische Zelle|galvanisches Element]], das von [[Georges Leclanché]] entwickelt und 1866 patentiert wurde.<ref>Georges Leclanché: Französisches Patent Nr. 71 865, erteilt 1866</ref> Es stellt eine elektrische [[Batterie (Elektrotechnik)|Batterie]] (Primärelement) dar und war in der ursprünglichen Form mit flüssigem [[Elektrolyt]] ausgestattet. Verbesserungen führten zu einem [[Gelieren (Chemie)|gelierten]] Elektrolyt und es stellt einen Vorläufer der [[Trockenbatterie]]n wie dem [[Zink-Kohle-Zelle|Zink-Kohle-Element]] und der [[Alkali-Mangan-Batterie]] dar.

== Allgemeines ==
[[Datei:Pile Leclanché.jpg|mini|Leclanché-Element]]
Das Leclanché-Element weist eine [[Klemmenspannung]] von 1,5&nbsp;[[Volt (Einheit)|V]] auf und besteht aus einer [[Anode]] aus [[Zink]], die den negativen Anschluss darstellt und üblicherweise zu einem Becher (Aufnahmegefäß) geformt ist, einem Elektrolyt aus  mit Quellmitteln (Mehl, [[Stärke]], [[Methylcellulose]]) angedickter [[Ammoniumchlorid]]lösung, und einer [[Kathode]] aus einer gepressten Mischung aus [[Mangan(IV)-oxid|Braunstein]]  und Kohlenstoff (in Form von [[Graphit]] oder „Acetylenruß“→[[Ruß]]) mit einem Graphitstab als Ableitung, die zentrisch angebracht den positiven Anschluss der Zelle darstellt. Die Kathode ist zum Elektrolyt hin durch Braunstein umgeben, der als [[Depolarisator]] wirkt. (Nebenstehende Abbildung zeigt den umgekehrten Aufbau: Ein Stab aus Zink in der Mitte als Anode bildet den Minuspol, umgeben von einem Becher aus gepresster Kohlenstoffmischung als Kathode/Pluspol, in einem mit Säure gefüllten [[Batterieglas]].)

Das Leclanché-Element war wirtschaftlich über viele Jahrzehnte erfolgreich und wurde unter anderem zur Versorgung von [[Telegrafie|Eisenbahntelegraphen]] und [[Klingel|Hausklingeln]] eingesetzt. Dabei durchlief das Element über Jahre laufende Verbesserungen: Eine wesentliche Verbesserung und erster Schritt zum Trockenelement erfolgte durch den Ersatz des flüssigen Elektrolyts (Ammoniumchloridlösung) durch die Zugabe von Quellmitteln. In weiterer Folge wurde der gelierte Elektrolyt durch dünne Separatorpapiere in Sektoren aufgeteilt und durch Beigabe von [[Zinkchlorid]] die Energiedichte erhöht. Im Bereich der Zinkanode kamen verschiedene Metalllegierungen und Verschlusssysteme zum Einsatz, um die [[Wasserstoff]]entwicklung bei der Entladung zu reduzieren bzw. durch Luftabschluss die Lagerfähigkeit der Elemente zu erhöhen.

Einer der Nachteile des Leclanché-Elementes ist die bei Entladung der Zelle chemische Zersetzung der Zinkanode. Da die Anode durch den äußeren Zinkbecher gebildet wird, kommt es dabei prinzipbedingt zu einem Auslaufen der chemischen Bestandteile am Ende der Nutzung. Dieser konstruktive Nachteil, welcher auch bei dem ähnlich aufgebauten Zink-Kohle-Element besteht, wurde erst durch die [[Alkali-Mangan-Zelle|Alkali-Mangan-Batterie]] gelöst.

== Elektrochemie ==
[[Datei:Leclanche-Element.svg|mini|Schnittdarstellung und Aufbau]]
Die [[Reaktionsgleichung]] bei Entladung der Zelle lautet:

Negative Elektrode ([elektrotechnisch: [[Anode]]; physikalisch: [[Kathode]] – Kationen wandern dorthin]):
:<math>\mathrm{\ Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2  e^{-}} \,</math>

Positive Elektrode ([[Kathode]]; physikalisch: [[Anode]]):
:<math>\mathrm{2MnO_2 + 2H^{+}  +  2e^{-} \rightarrow 2MnO(OH)} \,</math>

Elektrolytlösung ([[Komplexchemie|Komplexbildung]]):
:<math>\mathrm{ Zn^{2+} + 2NH_4 ^{+} + 2 Cl^{-} \rightarrow [Zn(NH_3)_2]Cl_2 + 2H^{+}} \,</math>

Als Gesamtreaktion ergibt sich:
:<math>\mathrm{Zn + 2MnO_2 + 2NH_4Cl \rightarrow [Zn(NH_3)_2]Cl_2 + 2 MnO(OH)} \,</math>

== Literaturquellen ==
* {{Literatur
|Autor = [[Lucien Trueb|Lucien F. Trueb]], Paul Rüetschi
|Titel = Batterien und Akkumulatoren
|Verlag = Springer | Jahr = 1998 | Auflage = 1. | ISBN = 3-540-62997-1}}
* {{Literatur
|Autor = H.A. Kiehn
|Titel = Battery Technology Handbook
|Verlag = Marcel Dekker Inc. | Jahr = 2003 | Auflage = 2. | ISBN = 0-8247-4249-4}}

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
{{commonscat|Leclanché cell}}

{{Navigationsleiste Galvanische Zellen}}

{{DEFAULTSORT:Leclanche-Element}}
[[Kategorie:Primärbatterie]]
[[Kategorie:Historische Batterie]]