Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » عملية خلية دانييل

عملية خلية دانييل

1836
  • John Frederic Daniell
Daniell cell with copper and zinc electrodes in electrochemistry laboratory setup.

(صورة توضيحية فقط)

An improvement on the Voltaic pile, the Daniell cell consists of a copper electrode in a copper(II) sulfate solution and a zinc electrode in a zinc sulfate solution, separated by a porous barrier. This two-fluid design prevents hydrogen gas buildup (polarization) on the copper electrode, resulting in a much more stable and reliable voltage source for a longer duration.

The Daniell cell elegantly solved the primary issue of the Voltaic pile: polarization. In the Voltaic pile, hydrogen bubbles formed on the copper cathode, insulating it and stopping the current. The Daniell cell’s design physically separates the two half-reactions. It typically consists of a central zinc anode immersed in a zinc sulfate solution, which is contained within an unglazed earthenware pot. This porous pot is then placed inside a copper can that serves as the cell’s cathode, filled with a copper sulfate solution.

The porous barrier allows ions to pass through to maintain charge neutrality but prevents the solutions from mixing freely. At the anode, zinc is oxidized: [latex]Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-[/latex]. At the cathode, instead of hydrogen ions being reduced, copper ions from the copper sulfate solution are reduced and plate onto the copper electrode: [latex]Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu[/latex].

Because no gas is produced at the cathode, the polarization problem is eliminated. This results in a very stable and constant voltage of approximately 1.1 volts, which made the Daniell cell the first truly practical battery. Its reliability was crucial for the new electrical industries of the 19th century, particularly the telegraph, which required a consistent power source for long-distance communication.

UNESCO Nomenclature: 2203
– Electrochemistry

يكتب

Physical Device

خلل

Substantial

الاستخدام

Obsolete

مقدمات

  • Alessandro Volta’s Voltaic Pile, which highlighted the problem of polarization
  • Michael Faraday’s laws of التحليل الكهربائي, which quantified electrochemical reactions
  • تحسين فهم المحاليل والأملاح الأيونية
  • تطوير السيراميك المسامي لاستخدامه كفاصل

التطبيقات

  • مصدر الطاقة لشبكات التلغراف المبكرة
  • تشغيل أجراس الأبواب وأنظمة الهاتف المبكرة
  • يستخدم كمعيار جهد مختبري للمعايرة
  • صناعات الطباعة الكهربائية والطلاء الكهربائي

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • self-healing batteries with المعدن السائل electrodes in immiscible electrolyte phases
  • بطاريات التدفق بدون غشاء لتخزين الشبكة استنادًا إلى مبدأ الفصل بين السائلين
  • مجموعات تعليمية توضح المبادئ الأساسية للكيمياء الكهربائية باستخدام مواد غير سامة
  • خلايا دانييل المصغرة لتشغيل أجهزة استشعار بيئية عن بعد منخفضة الطاقة
  • المفاعلات الكهروكيميائية لتكرير المعادن باستخدام تصميم مماثل للمحلول المنفصل
  • البطاريات الحيوية التي تستخدم وسائط بيولوجية منفصلة لتفاعلات الأنود والكاثود
  • بطاريات يمكن التخلص منها مع فواصل مسامية صلبة لتحسين السلامة
  • artistic ‘electro-etching’ devices powered by stable, low-voltage cells
Related to: Daniell cell, galvanic cell, electrochemistry, polarization, porous barrier, copper sulfate, zinc sulfate, voltage standard.

السياق التاريخي

عملية خلية دانييل

1831
1833
1834
1836
1839-01-01
1842
1847
1831
1832
1834
1835
1838
1841
1845
1850

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.