Eine Monozelle ist eine elektrische Quelle, bei der durch chemische Reaktionen Elektronen für die elektrische Leitung zur Verfügung gestellt werden. Ist die chemische Reaktion vollständig beendet, kann keine weitere elektrische Energie aus der Monozelle bezogen werden. Anders als ein Akkumulator ist eine Monozelle also nicht wieder aufladbar.
Das Prinzip einer Monozelle basiert, stark vereinfacht ausgedrückt,
auf einer besonders gelenkten chemischen Reaktion. Ein Merkmal chemischer
Reaktionen ist der Austausch von Hüllenelektronen
zwischen den beteiligten Reaktionspartnern. Bei einer Monozelle führt
man die Reaktion so, dass die Elektronen über den Umweg des Leitungsdrahtes
zu dem entsprechenden Reaktionspartner gelangen.
Auch wenn es heute eine Vielzahl von verschiedenen Materialkombinationen
zur Herstellung von Batterien gibt, ist nach wie vor die bereits im Jahre
1866/67 erfundene Zink-Kohle-Zelle sehr
häufig im Gebrauch. Bei ihr bestehen die Elektroden aus Zink und
Kohle, wobei die Letztere mit Braunstein
ummantelt ist. Zwischen beiden Elektroden befindet sich Salmiaklösung
(
) als Elektrolyt.
Die Salmiaklösung wird meist durch Zugabe von quellenden Materialien
eingedickt, dann nennt man die betreffende Zelle auch Trockenelement.
Die Zinkelektrode ist gleichzeitig
die Hülle der Batterie und damit ebenfalls eine Kontaktstelle zum
Abgriff der Spannung.
Im Einzelnen gehen folgende Reaktionen vonstatten:
An der Katode wird das Zink in die Lösung überführt
An der Anode verhindert der Braunstein die Freisetzung von Wasserstoff:
Die Urspannung der Zink-Kohle-Zelle beträgt 1,5 V. Mit ihrer zunehmenden chemischen Veränderung sinkt diese Spannung kontinuierlich ab. Wegen ihrer nur einmaligen Verwendbarkeit ersetzt man zunehmend die Zink-Kohle-Batterien durch wiederaufladbare Kleinakkumulatoren. Die dabei wegen ihrer hohen Zahl an Ladezyklen oft genutzte Nickel-Cadmium-Zelle hat gegenüber der herkömmlichen Zink-Kohle-Zelle den wesentlichen Nachteil, dass ihre Urspannung lediglich 1,35 V groß ist. Viele batteriebetriebene Geräte können mit dieser niedrigeren Spannung nicht richtig arbeiten oder besitzen dann eine deutlich verkürzte Einsatzsdauer.