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Daniell-Zellenoperation

1836
  • John Frederic Daniell
Daniell-Zelle mit Kupfer- und Zinkelektroden in einer elektrochemischen Laboreinrichtung.

(generate image for illustration only)

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
- Elektrochemie

Typ

Physikalisches Gerät

Unterbrechung

Wesentlich

Verwendung

Veraltet

Vorläufersubstanzen

  • Alessandro Volta’s Voltaic Pile, which highlighted the problem of polarization
  • Michael Faraday’s laws of electrolysis, which quantified electrochemical reactions
  • Verbessertes Verständnis ionischer Lösungen und Salze
  • Entwicklung poröser Keramiken für den Einsatz als Separatoren

Anwendungen

  • Stromquelle für frühe Telegrafennetze
  • Stromversorgung von Türklingeln und frühen Telefonsystemen
  • wird als Laborspannungsstandard zur Kalibrierung verwendet
  • Galvanotechnik und Galvanotechnik

Patente:

NA

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