Co to jest komórka Daniell?

Komórka Daniella jest rodzajem baterii miedzianej z cynkiem, która wykorzystuje porowatą barierę między dwoma metaliami. Został wynaleziony w 1836 roku przez brytyjskiego chemika Johna Frederica Daniella. Kiedyś powszechnie używany w europejskim przemyśle telegraficznym, pod koniec XIX wieku został zastąpiony przez bardziej nowoczesne projekty baterii. Dzisiaj jest używany przede wszystkim w klasie, aby pokazać, jak działają baterie.

Włoski naukowiec Alessandro Volta wynalazł akumulator w 1800 roku. Jego konstrukcja wykorzystała kolumnę naprzemiennych cynku i miedzi, z nasyconym solą kawałkami tektury ułożonych między każdym metalem. Ten stos woltowy zastosowano w wielu eksperymentach elektrycznych, ale o mniej niż godzinach żywotności baterii nie miał prawdziwych zastosowań przemysłowych. Daniell zmodyfikowała konstrukcję Volty, aby stworzyć baterię o dłuższej żywotności, umożliwiając jej praktyczne użycie.

Zasada baterii Daniella i Volta jest taka sama. Ciekła substancja rozpuszczona o nazwie elektrolit - w konstrukcji Volta,Solanka między metalowymi płytkami-zaczyna rozpuszczać cynk i miedź w jony dodatnio naładowane. Gdy jony opuszczają metal, wolne elektrony pozostają w tyle. Cynk rozpuszcza się szybciej niż miedź, co oznacza, że ​​cynk wkrótce zawiera więcej elektronów. Jeśli jeden połączy dwa kawałki metalu z drutem, elektrony będą migrować przez drut z cynku do miedzi, tworząc prąd elektryczny.

Jeśli cynk i miedź rozpuszczają się w tym samym elektrolicie, jak na stosie woltowym, dwa procesy skrócą żywotność baterii. Jeśli jest przechowywany bez narysowania energii elektrycznej, jony miedzi w elektrolicie będą narysowane do negatywnie naładowanego zacisku cynku. Jony te łączą się z elektronami w cynku, neutralizując jego ładunek. Ostatecznie nie będzie już dostępne do rozwiązania. Proces ten jest znany jako reduktowanie Ion .

Drugi proces zabójstwa baterii występuje podczas rysowania energii elektrycznej. Jony cynku popychają wodór w elektrolicie do miedzi, gdzie wodór gromadzi się na powierzchni i ostatecznie zatrzymuje przepływ energii elektrycznej. Proces ten jest znany jako polaryzacja . Komórka Daniella została zaprojektowana w odpowiedzi na podwójne problemy z redukcją i polaryzacji cynku. Rozwiązuje te problemy poprzez izolowanie cynku i miedzi w osobnych elektrolitach.

Aby stworzyć komórkę Daniella, niezgąpiony pojemnik na gliniane oprogramowanie można wypełnić kwasem siarkowym i zanurzony w nim kawałek cynku. Pojemnik można następnie umieścić w miedzi, która została wypełniona siarczanem miedzi. Bariera wyroby oczyszczona utrzymuje cynk i miedź po przeciwnych stronach; To powstrzymuje jony cynku przed wysyłaniem wodoru do miedzi, zapobiegając polaryzacji. Utrzymuje również jony miedzi z dala od cynku, zapobiegając redukcji cynku. Daniell nazwał swoją ogniwo jako stałą baterię EM> ze względu na zapobieganie polaryzacji.

Pory w barierze pozwalają pozytywnie naładowanymi jonami siarczanowymi przemieszczanie się od strony miedzi do strony cynku. Równoważy to przepływ elektronów od cynku do miedzi po zakończeniu obwodu. Ilość potencjału elektrycznego wytwarzanego przez komórkę Daniella została nazwana volt . Wartość nowoczesnego wolta jest nieco inna; Komórka Daniella wytwarza około 1,1 dzisiejszych woltów i ma wewnętrzną oporność około 2 omów.