Daniell hücresi, iki metal arasında gözenekli bir bariyer kullanan bir çeşit bakır-çinko pildir. 1836'da İngiliz kimyager John Frederic Daniell tarafından icat edildi. Avrupa telgraf endüstrisinde yaygın olarak kullanıldığında, 19. yüzyılın sonlarında daha modern akü tasarımları ile desteklenmiştir. Bugün, öncelikle pillerin nasıl çalıştığını göstermek için sınıfta kullanılmaktadır.
İtalyan bilim adamı Alessandro Volta, bataryayı 1800'de icat etti. Tasarımı, her metal parçası arasına yığılmış salamura doymuş karton parçalarıyla birlikte, alternatif çinko ve bakır disklerden oluşan bir sütun kullandı. Bu Voltaik kazık birçok elektrik deneyinde kullanıldı, ancak bir saatten daha az pil ömrüne sahip gerçek endüstriyel uygulamalar yoktu. Daniell, Volta'nın tasarımını, daha uzun ömürlü bir batarya oluşturmak üzere değiştirerek pratik kullanıma sokulmasını sağladı.
Daniell'in pilinin ve Volta'nın ardındaki prensip aynı. Elektrolit denilen bir sıvı çözünen - Volta'nın tasarımında, metal plakalar arasındaki tuzlu su - çinko ve bakırın pozitif yüklü iyonlara çözünmesine başlar. İyonlar metali terk ettikçe serbest elektronlar geride kalır. Çinko bakırdan daha hızlı bir şekilde çözünür, bu da çinkonun yakında daha fazla elektron içerdiği anlamına gelir. Bir tanesi iki metal parçayı bir tel ile bağlarsa, elektronlar telden çinkodan bakıra geçerek elektrik akımı oluşturur.
Çinko ve bakır, Voltaik yığınında olduğu gibi aynı elektrolitte çözünüyorsa, iki işlem pilin ömrünü kısaltır. Elektrik çekilmeden depolanıyorsa, elektrolit içerisindeki bakır iyonları negatif yüklü çinko terminaline çekilir. Bu iyonlar daha sonra çinkodaki elektronlarla birleşerek yükünü nötralize eder. Sonunda, çözünme için daha fazla çinko mevcut olmayacaktır. Bu işlem azaltma olarak bilinir.
Diğer batarya öldürme işlemi elektrik çekilirken gerçekleşir. Çinko iyonları elektrolitte hidrojeni bakırın üzerine iter, burada hidrojenin yüzeyde birikir ve sonunda elektrik akışını durdurur. Bu işlem kutuplaşma olarak bilinir. Daniell hücresi, çinko azaltma ve polarizasyonun ikiz sorunlarına cevap olarak tasarlandı. Bu çinko ve bakırın ayrı elektrolitler içinde izole edilmesiyle bu sorunları çözer.
Bir Daniell hücresi yapmak için, sırsız bir toprak kap, sülfürik asit ve içine batırılmış bir çinko parçası ile doldurulabilir. Daha sonra kap, bakır sülfat ile doldurulmuş bir bakır kabın içine yerleştirilebilir. Toprak bariyeri, çinko ve bakırın zıt tarafta durmasını sağlar; Bu, çinko iyonlarının bakıra hidrojen göndermesini engelleyerek kutuplaşmayı önler. Ayrıca bakır iyonlarını çinkodan uzak tutar ve çinko azalmasını önler. Daniell, kutuplaşmasını önlediği için hücresine sabit pil olarak bahsetti.
Bariyerdeki gözenekler, pozitif yüklü sülfat iyonlarının bakır taraftan çinkoya doğru hareket etmesini sağlar. Bu, devre tamamlandığında elektronların çinkodan bakırdaki akışını dengeler. Bir Daniell hücresi tarafından üretilen elektrik potansiyelinin miktarı volt olarak adlandırıldı. Modern voltun değeri biraz farklıdır; Bir Daniell hücresi, bugünün voltunun yaklaşık 1.1'ini üretir ve yaklaşık 2 ohm'luk bir iç dirence sahiptir.
