Verschil tussen primaire en secundaire cellen

Belangrijkste verschil - Primaire versus secundaire cel

Batterijen zijn cellen die elektriciteit kunnen opwekken. Een batterij kan een of meer elektrochemische cellen bevatten en is samengesteld uit terminals die kunnen worden aangesloten op externe apparaten die werken met een voeding. Primaire cellen en secundaire cellen zijn twee soorten batterijen. Het grootste verschil tussen primaire en secundaire cellen is dat primaire cellen kunnen slechts eenmaal worden gebruikt terwijl secundaire cellen kunnen meer dan eens worden gebruikt.

Key Areas Covered

1. Wat zijn primaire cellen
      - Definitie, structuur, chemische reacties
2. Wat zijn secundaire cellen
      - Definitie, structuur, chemische reacties
3. Wat is het verschil tussen primaire en secundaire cellen
      - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: batterij, primaire cel, secundaire cel, anode, kathode, elektriciteit

Wat is een primaire cel?

Primaire cellen of primaire batterijen worden ook wel genoemd niet-oplaadbare batterijen. Dit komt vooral omdat deze batterijen niet meer kunnen worden opgeladen als ze leeg zijn en niet meer werken. Hoewel ze niet herbruikbaar zijn, zijn primaire cellen zeer nuttig om energie op te slaan voor langdurig gebruik, omdat hun zelfontlading relatief laag is. Daarom is het gebruik ervan te zien in servicepademakers bij hartpatiënten, slimme meters en militaire campagnes waar opladen onpraktisch en onmogelijk is

Primaire cellen zijn niet-oplaadbaar vanwege de chemische reacties die in de batterij optreden en die onomkeerbaar zijn. De chemische reacties gebruiken alle chemicaliën die in de cel aanwezig zijn en wanneer alle chemische soorten worden gebruikt, wordt de stroomopwekking beëindigd.

Een primaire batterij of een primaire cel bestaat uit een anode (positief geladen uiteinde) en kathode (negatief geladen uiteinde). Grafiet wordt meestal gebruikt als de kathode en zink wordt gebruikt als de anode. Oxidatiereacties komen voor in de anode waar elektronen worden gedoneerd aan het circuit en reductiereacties optreden in de kathode, waar elektronen van buiten worden geaccepteerd. Er is ook een elektrolyt die nuttig is bij het maken van een doorgang voor elektrische stroom. De elektrolyt is samengesteld uit elektrisch geladen ionen die hun lading tussen kathode en anode kunnen dragen.  

Figuur 1: Een primaire batterij met een zinkanode en een Cu-kathode

Een bekend voorbeeld van primaire cellen is Leclanche-cel. Het is samengesteld uit een zinkanode en een poreuze grafietkathode. De aanwezige elektrolyt in de batterij is een vochtig mengsel van NH₄Cl (ammoniumchloride), zinkchloride (ZnCl₂) en mangaandioxide (MnO₂). De chemische reacties die in de cel optreden, kunnen worden gegeven zoals hieronder.

Anode: Zn_(S) → Zn²⁺_(Aq)       +       2e

Kathode: 2NH₄⁺_(Aq)    +    2e → 2NH_{3 (g)}   +    H_{2 (g)}

Twee gassen NH₃ en H₂ worden geproduceerd in de kathode. Maar deze gassen zullen opnieuw deelnemen aan reacties zoals hieronder getoond.

2NH_{3 (g)} + Zn²⁺_(Aq) → [Zn (NH₃)₂]²⁺_(Aq)

2MnO_{2 (B)} + H_{2 (g)} → Mn₂O_{3 (s)} +H₂O_(L)

Wat is een secundaire cel?

Secundaire cellen zijn ook bekend als secundaire batterijen of oplaadbare batterijen. Deze batterijen kunnen meerdere keren worden gebruikt, omdat ze kunnen worden opgeladen wanneer ze niet meer werken. De chemische reacties die in deze batterijen optreden, zijn omkeerbaar. Dit betekent dat die reacties kunnen worden omgekeerd door een elektrische lading toe te passen. Maar in tegenstelling tot in primaire batterijen, moeten de secundaire batterijen voor gebruik worden opgeladen. Opladers worden gebruikt voor het opladen.

Verschillende secundaire batterijen bieden verschillende functies. Daarom moet de gebruiker weten welk type batterij moet worden gebruikt voor een specifieke behoefte.

Deze batterijen hebben ook een kathode en een anode zoals primaire batterijen. Reductiereacties treden op in de kathode, terwijl oxidatiereacties optreden in de anode. Een goed voorbeeld voor secundaire cellen is de loodopslag / zuurbatterij. De reacties die in die cel optreden, worden hieronder weergegeven.

Kathode: PbO_{2 (B)}   +   HSO₄^-_(Aq)   +   3H⁺_(Aq) +   2e → PbSO_{4 (s)}   +   H₂O_(L)

Anode: Pb (s) + HSO₄^-_(Aq)   → PbSO_{4 (s)}     +   H⁺_(Aq)    +   2e  

Figuur 2: Een schematisch diagram van loodaccu.

Verschil tussen primaire en secundaire cellen

Definitie

Primaire cellen: Primaire cellen zijn batterijen die niet kunnen worden opgeladen of hergebruikt. 

Secundaire cellen: Secundaire cellen zijn batterijen die kunnen worden opgeladen en hergebruikt.

Chemische reacties

Primaire cellen: In primaire cellen treden onomkeerbare reacties op.

Secundaire cellen: In secundaire cellen treden reversibele reacties op.

Gebruik

Primaire cellen: Primaire cellen kunnen slechts één keer worden gebruikt.

Secundaire cellen: Secundaire cellen kunnen meer dan eens worden gebruikt.

Belang

Primaire cellen: Primaire cellen kunnen onmiddellijk stroom produceren; dus worden ze gebruikt in draagbare apparaten.

Secundaire cellen: Secundaire cellen moeten vóór gebruik worden opgeladen. Zodat ze kunnen worden gebruikt in auto's.

Zelfontlading

Primaire cellen: Primaire cellen hebben een lagere zelfontlading en kunnen worden gebruikt voor langdurige opslag van stroom.

Secundaire cellen: Secundaire cellen hebben een hogere zelfontlading in vergelijking met primaire cellen. 

Conclusie

Batterijen zijn erg belangrijk in technologische toepassingen. Alle batterijen zijn gemaakt van elektrochemische cellen. Primaire en secundaire cellen zijn twee soorten batterijen die nuttig zijn in het dagelijks leven. Het belangrijkste verschil tussen primaire en secundaire cellen is dat primaire cellen slechts eenmaal kunnen worden gebruikt, terwijl secundaire cellen meer dan eens kunnen worden gebruikt.

Referenties:

1. "Primaire en secundaire batterijen." Loodopslag Batterij I. N.p., n.b. Web. Beschikbaar Hier. 12 juni 2017. 
Libretexts. "Oplaadbare batterijen." Chemie LibreTexts. Libretexts, 22 januari 2017. Web. Beschikbaar Hier. 12 juni 2017. 

Afbeelding met dank aan:

1. "Met de hand geschilderde primaire batterij" door 脂肪 酸钠 - Eigen werk (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Discharged" (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia