Hvad er Daniell -cellen?
Daniell-cellen er et slags kobber-zink-batteri, der anvender en porøs barriere mellem de to metaller. Det blev opfundet i 1836 af den britiske kemiker John Frederic Daniell. Når den var brugt bredt i den europæiske telegrafindustri, blev den erstattet i slutningen af det 19. århundrede af mere moderne batteri -design. I dag bruges det primært i klasseværelset til at demonstrere, hvordan batterier fungerer.
italienske videnskabsmand Alessandro Volta opfandt batteriet i 1800. Hans design brugte en søjle med skiftende zink- og kobberdiske, med saltmættede stykker pap stablet mellem hvert stykke metal. Denne voltaic Pile blev anvendt i mange elektriske eksperimenter, men med mindre end en times batterilevetid havde ingen reelle industrielle anvendelser. Daniell ændrede Voltas design til at skabe et batteri med en længere levetid, hvilket gør det muligt at bruge det praktisk.
Princippet bag Daniells batteri og Volta's er det samme. Et flydende opløst stof kaldet elektrolyt - i Voltas design,Saltvand mellem metalpladerne-begynder at opløse zink og kobber i positivt ladede ioner. Når ionerne forlader metallet, forbliver frie elektroner bagud. Zink opløses hurtigere end kobberet, hvilket betyder, at zink snart indeholder flere elektroner. Hvis man forbinder de to metalstykker med en ledning, vandrer elektronerne gennem ledningen fra zink til kobberen og skaber en elektrisk strøm.
Hvis zink og kobber opløses i den samme elektrolyt, som i den voltaiske bunke, vil to processer forkorte batteriets levetid. Hvis det opbevares, uden at elektricitet er tegnet, trækkes kobberionerne i elektrolytten til den negativt ladede zinkterminal. Disse ioner vil derefter parre sig med elektronerne i zink og neutralisere dens ladning. Til sidst vil der ikke være flere zink til rådighed til opløsning. Denne proces er kendt som reduktion .
Den anden batteridaberingsproces opstår, når der trækkes elektricitet. Zinkionerne vil skubbe brint i elektrolytten til kobberet, hvor brintet bygger op på overfladen og til sidst stopper strømmen af elektricitet. Denne proces er kendt som polarisering . Daniell -cellen blev designet som svar på dobbeltproblemerne med zinkreduktion og polarisering. Det løser disse problemer ved at isolere zink og kobber i separate elektrolytter.
For at fremstille en Daniell -celle kan en uglaseret fajancebeholder fyldes med svovlsyre og et stykke zink nedsænket i den. Containeren kan derefter placeres inde i en kobberdåse, der er fyldt med kobbersulfat. FORDELEWAREBARREREN holder zink og kobber på modsatte sider; Dette forhindrer zinkionerne i at sende brint til kobberet og forhindre polarisering. Det holder også kobberionerne væk fra zink og forhindrer zinkreduktion. Daniell omtalte sin celle som konstant batteri på grund af dens forebyggelse af polarisering.
Porerne i barrieren tillader positivt ladede sulfationer at køre fra kobbersiden til zinksiden. Dette afbalancerer strømmen af elektroner fra zink til kobberet, når kredsløbet er afsluttet. Mængden af elektrisk potentiale produceret af en Daniell -celle blev navngivet volt . Værdien af den moderne volt er lidt anderledes; En Daniell -celle producerer ca. 1,1 af dagens volt og har en intern modstand på ca. 2 ohm.