다니엘 세포 란?

다니엘 셀은 두 금속 사이에 다공성 장벽을 사용하는 일종의 구리-아연 배터리입니다. 그것은 1836 년 영국의 화학자 John Frederic Daniell에 의해 발명되었습니다. 한때 유럽 전신 산업에서 널리 사용 된이 제품은 19 세기 후반에보다 현대적인 배터리 디자인으로 대체되었습니다. 오늘날에는 주로 교실에서 배터리의 작동 방식을 보여주기 위해 사용됩니다.

이탈리아 과학자 알레산드로 볼타 (Alessandro Volta)는 1800 년에 배터리를 발명했습니다. 그의 디자인은 각 금속 조각 사이에 소금물이 포화 된 골판지 조각으로 아연과 구리 디스크를 번갈아 사용했습니다. 이 Voltaic 파일 은 많은 전기 실험에 사용되었지만 1 시간 미만의 배터리 수명으로 실제 산업 응용 분야는 없었습니다. Daniell은 Volta의 디자인을 수정하여 수명이 길어진 배터리를 만들어 실용화 할 수있었습니다.

Daniell의 배터리와 Volta의 원리는 동일합니다. Volta의 설계에서 금속판 사이의 소금물 인 전해질 이라고 불리는 액체 용질은 아연과 구리를 양전하 이온으로 녹이기 시작합니다. 이온이 금속을 떠날 때 자유 전자는 남아 있습니다. 아연은 구리보다 더 빠르게 용해되므로 아연에 더 많은 전자가 포함됩니다. 두 금속 조각을 와이어로 연결하면 전자가 와이어를 통해 아연에서 구리로 이동하여 전류를 생성합니다.

볼타 파일과 같이 아연과 구리가 동일한 전해질에 용해되는 경우 두 가지 프로세스로 인해 배터리 수명이 단축됩니다. 전기가 공급되지 않고 저장되면 전해질의 구리 이온은 음전하 아연 단자로 끌어들입니다. 이 이온들은 아연의 전자와 결합하여 전하를 중화시킵니다. 결국, 더 이상 아연이 용해 될 수 없게됩니다. 이 과정을 축소라고 합니다.

다른 배터리 제거 프로세스는 전기가 공급 될 때 발생합니다. 아연 이온은 전해질의 수소를 구리로 밀어 넣어 수소가 표면에 축적되어 결국 전기의 흐름을 중단시킵니다. 이 과정을 편광이라고 합니다. 다니엘 셀은 아연 환원 및 분극의 두 가지 문제에 대응하여 설계되었습니다. 별도의 전해질에서 아연과 구리를 분리하여 이러한 문제를 해결합니다.

Daniell 셀을 만들기 위해 유약 처리되지 않은 토기 용기에 황산과 아연 조각을 담글 수 있습니다. 이어서 용기를 황산구리로 충전 한 구리 캔 내에 넣을 수있다. 토기 방벽은 아연과 구리를 반대쪽에 유지합니다. 이것은 아연 이온이 수소를 구리로 보내지 못하게하여 분극을 방지합니다. 또한 아연으로부터 구리 이온을 멀리하여 아연 환원을 방지합니다. Daniell은 자신의 셀을 분극 방지로 인해 일정한 배터리 라고 불렀습니다.

장벽의 공극은 양으로 하전 된 설페이트 이온이 구리 측에서 아연 측으로 이동하게한다. 이것은 회로가 완료 될 때 아연에서 구리로의 전자 흐름의 균형을 유지합니다. Daniell 셀에 의해 생성 된 전위의 양을 볼트 라고합니다. 현대 볼트의 가치는 약간 다릅니다. 다니엘 셀은 오늘날의 볼트의 약 1.1을 생성하며 약 2 옴의 내부 저항을가집니다.