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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 de la pila voltaica, la celda 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 fiable durante más tiempo.

La pila de Daniell resolvió elegantemente el problema principal de la pila voltaica: la polarización. En la pila voltaica, se formaban burbujas de hidrógeno en el cátodo de cobre, aislándolo e interrumpiendo la corriente. El diseño de la pila de Daniell separa físicamente las dos semirreacciones. Generalmente consta de un ánodo central de zinc sumergido en una solución de sulfato de zinc, contenido en una vasija de barro sin esmaltar. Esta vasija porosa se coloca dentro de una lata de cobre que actúa como cátodo de la pila, llena con una solución de sulfato de cobre.

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.
  • Las leyes de electrólisis de Michael Faraday, que cuantificaron las reacciones electroquímicas.
  • 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

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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)

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