Wat is de Daniell -cel?

De Daniell-cel is een soort koper-zinkbatterij die een poreuze barrière tussen de twee metalen gebruikt.Het werd uitgevonden in 1836 door de Britse chemicus John Frederic Daniell.Eenmaal op grote schaal gebruikt in de Europese telegraafindustrie, werd het in de late 19e eeuw vervangen door modernere batterijontwerpen.Tegenwoordig wordt het voornamelijk in de klas gebruikt om aan te tonen hoe batterijen werken.

Italiaanse wetenschapper Alessandro Volta heeft de batterij in 1800 uitgevonden. Zijn ontwerp gebruikte een kolom met afwisselend zink- en koperen schijven, met pekel verzadigde stukken karton die tussen elk stuk is gestapeld tussen elk stukvan metaal.Deze voltaische stapel werd gebruikt in veel elektrische experimenten, maar had met minder dan een uur batterijduur geen echte industriële toepassingen.Daniell gemodificeerd Voltas Design om een batterij te creëren met een langere levensduur, waardoor deze praktisch kan worden gebruikt.

Het principe achter Daniells Battery en Voltas is hetzelfde.Een vloeibare opgeloste stof genaamd de elektrolyt mdash;In Voltas Design, de pekel tussen de metalen platen mdash;begint het zink en het koper op te lossen in positief geladen ionen.Terwijl de ionen het metaal verlaten, blijven vrije elektronen achter.Het zink lost sneller op dan het koper, wat betekent dat het zink al snel meer elektronen bevat.Als iemand de twee stukken metaal verbindt met een draad, zullen de elektronen door de draad van het zink naar het koper migreren, waardoor een elektrische stroom ontstaat.

Als het zink en koper in dezelfde elektrolyt oplossen, als in de Voltaic -stapel, Twee processen zullen de levensduur van de batterij verkorten.Als het wordt opgeslagen zonder dat elektriciteit wordt getrokken, worden de koperionen in de elektrolyt aangetrokken door de negatief geladen zinkterminal.Deze ionen zullen dan koppelen aan de elektronen in het zink en zijn lading neutraliseren.Uiteindelijk zal er geen zink meer beschikbaar zijn voor ontbinding.Dit proces staat bekend als reductie

.

Het andere batterij-dodenproces treedt op wanneer elektriciteit wordt getrokken.De zinkionen zullen waterstof in de elektrolyt naar het koper duwen, waar de waterstof zich op het oppervlak opbouwt en uiteindelijk de stroom van elektriciteit stopt.Dit proces staat bekend als polarisatie

.De Daniell -cel is ontworpen als reactie op de tweelingproblemen van zinkreductie en polarisatie.Het lost deze problemen op door het zink en koper in afzonderlijke elektrolyten te isoleren.

Om een Daniell -cel te maken, kan een ongeglaadde aardewerkcontainer worden gevuld met zwavelzuur en een stuk zink erin ondergedompeld.De container kan vervolgens in een koperblik worden geplaatst dat is gevuld met kopersulfaat.De aardewerkbarrière houdt het zink en koper aan weerszijden;Dit voorkomt dat de zinkionen waterstof naar het koper sturen, waardoor polarisatie wordt voorkomen.Het houdt de koperionen ook weg van het zink, waardoor zinkreductie wordt voorkomen.Daniell verwees naar zijn cel als de constante batterij

vanwege de preventie van polarisatie.

De poriën in de barrière laten positief geladen sulfaationen toe om van de koperen kant naar de zinkzijde te reizen.Dit balanceert de stroom van elektronen van het zink naar het koper wanneer het circuit is voltooid.De hoeveelheid elektrische potentiaal geproduceerd door een Daniell -cel werd de volt

genoemd.De waarde van de moderne volt is iets anders;Een Daniell -cel produceert ongeveer 1,1 van de spreek van vandaag en heeft een interne weerstand van ongeveer 2 ohm.