Tischuhr

Die Digitaluhr wird mit zwei Kupfer-Zink Energiezellen (Voltasches Element) betrieben, die in transparenten Kunststoffzylindern untergebracht sind. Als Elektrolyt dient eine Salzlösung (also auch Leitungswasser, mit Salzwasser funkioniert es länger, mit destilliertem Wasser funkioniert es nicht). Der Hersteller nennt das Gerät: Marksman ECO water powered clock. Der Uhr liegt eine Gebrauchsanweisung in 7 Sprachen bei, auch mit einer Erklärung des Funktionsprinzips. Die deutsche Übersetzung ist allerdings sehr konfus. Da wird unter der Überschrift „Prinzip der Wasserkraft“ von der Wasserkraft-Kapsel gesprochen, davon, dass die chemische Reaktion in elektrische Energie umgewandelt wird, davon, dass sich Kupfer-und Zinkionen gleichzeitig im Wasser entladen und "Die Menge der entladenen Zinkionen ist viel höher als die Menge der Kupferionen. Das bewirkt eine elektro-potentielle Abweichung zwischen den Kupfer- und Zinkelektroden, welche dann als Energie-Quelle elektrischen Strom erzeugt." Der Vorgang lässt sich so erklären: Analog zu dem Tatbestand, dass jede Flüssigkeit einen bestimmten Dampfdruck hat, der den Austritt der Flüssigkeitsmoleküle in den Dampfraum regelt, ordnet Nernst (1864-1941) jedem Metall einen elektrolytischen Lösungsdruck zu, der beim Eintauchen des Metalls in eine Flüssigkeit die Metallionen (positiv geladen) in diese hineintreibt. Diesem Lösungsdruck wirkt der osmotische Druck der bereits in Lösung befindlichen Ionen des Elekrolyten entgegen. Ist der Lösungsdruck größer als der osmotische Druck (wie bei Zink) gehen so lange Metallionen in Lösung bis ein Gleichgewicht erreicht ist. Dadurch lädt sich die Metallelektode gegenüber dem Elektrolyten negativ auf. Ist der Lösungsdruck kleiner als der osmotische Druck, werden von der Elektrode Elektronen zur Neutralisation von Wasserstoffionen abgegeben. Das Metall wird positiv (wie bei Kupfer) gegenüber der Flüssigkeit. Taucht man zwei verschiedene Metalle in eine Flüssigkeit, so entsteht zwischen den beiden eine elektrische Spannung. Die Potentialwerte der verschiedenen Metalle gemessen gegen eine genormte Bezugselektrode sind in einer Tabelle angeordnet (Elektrochemische Spannungsreihe). Für Zink ergibt sich -0,76 V, für Kupfer + 0,34 V. Für ein Kupfer-Zink-Element ergibt sich also eine Spannung von 1,1 V. Bei Belastung kommt es nach einiger Zeit durch Polarisation (Ablagerung von gasförmigem Wasserstoff an der Cu Elektrode) zu einer Reduzierung des Stroms (bis gegen Null). Bei der kleinen Belastung durch die Digtaluhr dauert dies laut Hersteller ca. 2 Wochen.