Vraag 23Lithium-luchtbatterij
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Bekijk eerst welke twee monomeren er zijn en hoeveel atomen elk monomeer heeft.
- Bedenk wat er bij polyadditie met de dubbele binding van elk monomeer gebeurt.
- Teken daarna één eenheid van elk monomeer achter elkaar, en controleer of alle atomen per eenheid kloppen.
- Laat aan beide uiteinden zien dat het molecuul doorloopt, bijvoorbeeld met een tilde.
Hier verliezen leerlingen punten
- Bij het overnemen van de atomen van een monomeer gaan er vaak atomen verloren of komen er extra bij, dus tel ze na.
- Een dubbele binding die na de polyadditie nog zichtbaar is, past niet bij een eenheid in een polymeer.
- Een gedeelte dat aan de uiteinden niet is afgebroken, lijkt op een compleet molecuul en levert dan punten in.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Om in een batterij zoveel mogelijk lading op te slaan in zo weinig mogelijk massa, worden batterijen ontworpen waarin zuurstof uit de lucht als oxidator optreedt. In zo’n batterij is dan alleen de reductor opgeslagen. De eigenschappen van de reductor bepalen dan in hoge mate de ladingsdichtheid. Ladingsdichtheid is gedefinieerd als de hoeveelheid lading per massa-eenheid. De aluminium-luchtbatterij is bijvoorbeeld al verkrijgbaar en veel onderzoek wordt verricht aan de lithium-luchtbatterij.
In figuur 1 is een lithium-luchtbatterij figuur 1 schematisch weergegeven. In deze opgave worden eerst de behuizing Li O 2 elektroden en dan het membraan besproken. membraan poreuze elektrode I de elektroden Op het grensvlak van het lithium en het membraan verloopt bij stroomlevering halfreactie 1. Li → Li + + e – (halfreactie 1)
Een onderzoeksgroep heeft voor de poreuze elektrode een elektrode-materiaal ontwikkeld op basis van een polymeer. In het materiaal zijn katalysatordeeltjes aanwezig, die de omzetting van zuurstof katalyseren. Bij deze omzetting wordt onder andere het O – -ion gevormd. 2 Dit ion is erg reactief en tast organische oplosmiddelen en membranen aan. Een van beide atomen in het O – -ion voldoet niet aan de oktetregel. 2
De katalysator die door de onderzoeksgroep werd gebruikt, is erg duur en door de vele bijreacties raakte het elektrodemateriaal snel beschadigd. Een andere onderzoeksgroep heeft een elektrodemateriaal ontwikkeld op basis van een eiwit. Dit materiaal bleek de genoemde nadelen minder te vertonen. De eerste stappen in de productie van dit materiaal waren globaal als volgt: – Het DNA van een virus wordt gemodificeerd. – Het virus produceert een eiwit. – Aan een oplossing van dit eiwit wordt in licht basisch milieu een oplossing met daarin Mn 2+ -ionen toegevoegd. De Mn 2+ -ionen binden aan de peptideketens door middel van ion-bindingen. De onderzoekers hebben de genetische code voor het eiwit veranderd met als doel dat de peptideketens meer Mn 2+ -ionen konden binden. Hieronder zijn met behulp van de 1-lettersymbolen van aminozuren de volgordes weergegeven van de aminozuureenheden in een deel van het oorspronkelijke eiwit en in een deel van het genetisch gemodificeerde eiwit. peptideketen A ~ADVYESALPDPAKAAFN~ peptideketen B ~ADVYESALPDPAEAAFE~
II het membraan Het membraan in de lithium-luchtbatterij is een composiet die CH 2 CH 3 bestaat uit een polymeer en een zogeheten ionische vloeistof. N Een ionische vloeistof is een zout dat bij kamertemperatuur vloeibaar is. Hiernaast is een van de aanwezige ionen van het N CH 3 gebruikte zout weergegeven. De lading van het ion is hierbij weggelaten.
Als polymeer voor het membraan gebruikten de onderzoekers het copolymeer PVDF-HFP. Dit copolymeer is door polyadditie ontstaan uit 1,1-difluoretheen en hexafluorpropeen.
Teken de structuurformule van een gedeelte van een molecuul PVDF-HFP. Dit gedeelte moet komen uit het midden van het molecuul en moet bestaan uit één eenheid van beide monomeren.