Hva er Daniell -cellen?

Daniell-cellen er et slags kobber-sink-batteri som bruker en porøs barriere mellom de to metallene.Den ble oppfunnet i 1836 av den britiske kjemikeren John Frederic Daniell.Når den var brukt mye i den europeiske telegrafindustrien, ble den erstattet på slutten av 1800 -tallet av mer moderne batteridesign.I dag brukes det først og fremst i klasserommet for å demonstrere hvordan batterier fungerer.

italiensk forsker Alessandro Volta oppfant batteriet i 1800. Designet hans brukte en kolonne med vekslende sink og kobberskiver, med saltlake-mettede pappbiter stablet mellom hvert stykkeav metall.Denne Voltaic Pile ble brukt i mange elektriske eksperimenter, men med mindre enn en times batterilevetid, hadde ingen reelle industrielle applikasjoner.Daniell modifiserte Voltas -design for å lage et batteri med et lengre levetid, slik at det kan brukes til praktisk bruk.

Prinsippet bak Daniells batteri og Voltas er det samme.En flytende løst stoff kalt elektrolytt mdash;I Voltas Design, saltlaken mellom metallplatene og mdash;Begynner å løse opp sink og kobber i positivt ladede ioner.Når ionene forlater metallet, forblir frie elektroner bak.Sink oppløses raskere enn kobberet, noe som betyr at sink snart inneholder flere elektroner.Hvis man kobler de to metallstykkene med en ledning, vil elektronene vandre gjennom ledningen fra sink til kobberet, og skape en elektrisk strøm.

hvis sink og kobber oppløses i samme elektrolytt, som i den voltaiske haug, to prosesser vil forkorte batteriets levetid.Hvis det lagres uten at strøm blir trukket, vil kobberionene i elektrolytten bli trukket til den negativt ladede sinkterminalen.Disse ionene vil da koble seg sammen med elektronene i sink og nøytralisere ladningen.Etter hvert vil ikke mer sink være tilgjengelig for oppløsning.Denne prosessen er kjent som Reduksjon .

Den andre batteridrapingsprosessen skjer når det trekkes strøm.Sinkionene vil skyve hydrogen i elektrolytten til kobberet, der hydrogenet bygger seg opp på overflaten og til slutt stopper strømmen av elektrisitet.Denne prosessen er kjent som polarisering .Daniell -cellen ble designet som respons på tvillingproblemene med sinkreduksjon og polarisering.Det løser disse problemene ved å isolere sink og kobber i separate elektrolytter.

For å lage en Daniell -celle, kan en uglasert keramisk beholder fylles med svovelsyre og et stykke sink nedsenket i den.Beholderen kan deretter plasseres inne i en kobberboks som er fylt med kobbersulfat.Den fajansebarrieren holder sink og kobber på motsatte sider;Dette hindrer sinkionene i å sende hydrogen til kobberet og forhindrer polarisering.Det holder også kobberionene borte fra sink, og forhindrer sinkreduksjon.Daniell omtalte cellen sin som konstant batteri på grunn av dets forebygging av polarisering.

Porene i barrieren tillater positivt ladede sulfationer å reise fra kobbersiden til sinksiden.Dette balanserer strømmen av elektroner fra sink til kobberet når kretsen er fullført.Mengden elektrisk potensial produsert av en Daniell -celle ble kalt Volt .Verdien av den moderne volt er litt annerledes;En Daniell -celle produserer omtrent 1,1 av dagens volt og har en intern motstand på omtrent 2 ohm.