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Akku im Hybridauto
AFB I–IIViele Hybridautos speichern Bremsenergie in Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMH). Am Minuspol ist Wasserstoff in einer Metalllegierung M gespeichert (MH), am Pluspol befindet sich Nickeloxidhydroxid NiO(OH); Elektrolyt ist Kalilauge.
| Kenngröße | Wert |
|---|---|
| Zellen im Pack (in Reihe) | 168 |
| Nennspannung je Zelle | 1,2 V |
| Kapazität | 6,5 Ah |
| genutzter Ladebereich | 40 % bis 80 % |
\(F = 96\,485\,\text{C/mol}\), \(M(\ce{H}) = 1{,}008\,\text{g/mol}\)
- Formulieren Sie die Reaktionen an beiden Polen beim Entladen und die Gesamtreaktion.
- Erklären Sie, warum sich die Konzentration der Kalilauge beim Entladen nicht ändert — anders als die Säure im Bleiakku.
- Berechnen Sie Spannung und gespeicherte Energie des Packs sowie die Masse Wasserstoff, die eine Zelle bei vollständiger Entladung abgibt.
- Begründen Sie, warum das Steuergerät den Akku nur zwischen 40 % und 80 % betreibt.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
MH gibt ein Proton an OH⁻ ab.
Hinweis zu Aufgabe b)
Bilanz von OH⁻ und H₂O.
Hinweis zu Aufgabe c)
Reihenschaltung addiert Spannungen; n(H) = n(e⁻).
Hinweis zu Aufgabe d)
Was geschieht am Rand des Ladebereichs?