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Operación de la célula Daniell

1836
  • John Frederic Daniell
Celda Daniell con electrodos de cobre y zinc en un laboratorio de electroquímica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Una mejora en el Pila voltaicaLa celda de Daniell consta de un electrodo de cobre en una solución de sulfato de cobre(II) y un electrodo de zinc en una solución de sulfato de zinc, separados por una barrera porosa. Este diseño de dos fluidos evita la acumulación de hidrógeno (polarización) en el electrodo de cobre, lo que resulta en una fuente de voltaje mucho más estable y confiable durante un período más prolongado.

The Daniell cell elegantly solved the primary issue of the Pila voltaica: 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.

La barrera porosa permite el paso de iones para mantener la neutralidad de carga, pero impide que las soluciones se mezclen libremente. En el ánodo, el zinc se oxida: [latex]Zn rightarrow Zn^{2+} + 2e^-[/latex]. En el cátodo, en lugar de que se reduzcan los iones de hidrógeno, se reducen los iones de cobre de la solución de sulfato de cobre y se depositan sobre el electrodo de cobre: ​​[latex]Cu^{2+} + 2e^- rightarrow Cu[/latex].

Al no producirse gas en el cátodo, se elimina el problema de la polarización. Esto da como resultado un voltaje muy estable y constante de aproximadamente 1,1 voltios, lo que convirtió a la pila de Daniell en la primera batería verdaderamente práctica. Su fiabilidad fue crucial para las nuevas industrias eléctricas del siglo XIX, en particular para el telégrafo, que requería una fuente de alimentación constante para la comunicación a larga distancia.

UNESCO Nomenclature: 2203
- Electroquímica

Tipo

Dispositivo físico

Ruptura

Sustancial

Uso

Obsoleto

Precursores

  • La pila voltaica de Alessandro Volta, que puso de relieve el problema de la polarización.
  • Michael Faraday’s laws of electrólisis, which quantified electrochemical reactions
  • Mejor comprensión de las soluciones iónicas y sales.
  • Desarrollo de cerámicas porosas para su uso como separadores

Aplicaciones

  • fuente de energía para las primeras redes telegráficas
  • Alimentación de timbres y primeros sistemas telefónicos
  • Se utiliza como estándar de voltaje de laboratorio para calibración.
  • Industrias de electrotipado y galvanoplastia

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • self-healing batteries with metal líquido electrodes in immiscible electrolyte phases
  • Baterías de flujo sin membrana para almacenamiento en red basadas en el principio de separación de dos fluidos
  • Kits educativos que demuestran los principios electroquímicos básicos con materiales no tóxicos.
  • Celdas Daniell miniaturizadas para alimentar sensores ambientales remotos de bajo consumo
  • Reactores electroquímicos para refinación de metales que utilizan un diseño de solución separada similar
  • Biobaterías que utilizan medios biológicos separados para reacciones de ánodo y cátodo.
  • Baterías desechables con separadores porosos de estado sólido para una mayor seguridad
  • artistic ‘electro-etching’ devices powered by stable, low-voltage cells
Relacionado con: celda de Daniell, celda galvánica, electroquímica, polarización, barrera porosa, sulfato de cobre, sulfato de zinc, patrón de voltaje.

Contexto histórico

Operación de la célula Daniell

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

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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