Opération de la cellule Daniell
Amélioration de la pile voltaïque, la cellule Daniell est composée d'une électrode de cuivre dans une solution de sulfate de cuivre(II) et d'une électrode de zinc dans une solution de sulfate de zinc, séparées par une barrière poreuse. Cette conception à deux fluides empêche l'accumulation d'hydrogène gazeux (polarisation) sur l'électrode de cuivre, ce qui permet d'obtenir une source de tension beaucoup plus stable et fiable, pour une durée de vie prolongée.
La cellule Daniell a élégamment résolu le principal problème de la pile voltaïque : la polarisation. Dans la pile voltaïque, des bulles d'hydrogène se formaient sur la cathode de cuivre, l'isolant et interrompant le courant. La conception de la pile Daniell sépare physiquement les deux demi-réactions. Elle se compose généralement d'une anode centrale en zinc immergée dans une solution de sulfate de zinc, contenue dans un pot en terre cuite non émaillé. Ce pot poreux est ensuite placé à l'intérieur d'une boîte en cuivre qui sert de cathode à la cellule, remplie d'une solution de sulfate de cuivre.
La barrière poreuse laisse passer les ions pour maintenir la neutralité de charge mais empêche les solutions de se mélanger librement. À l'anode, le zinc est oxydé : [latex]Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-[/latex]. À la cathode, au lieu de réduire les ions hydrogène, les ions cuivre de la solution de sulfate de cuivre sont réduits et se déposent sur l'électrode de cuivre : [latex]Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu[/latex].
L'absence de production de gaz à la cathode élimine le problème de polarisation. Il en résulte une tension très stable et constante d'environ 1,1 volt, faisant de la pile Daniell la première batterie véritablement pratique. Sa fiabilité était cruciale pour les nouvelles industries électriques du XIXe siècle, notamment le télégraphe, qui nécessitait une source d'énergie fiable pour les communications longue distance.
UNESCO Nomenclature: 2203
- Électrochimie
Taper
Dispositif physique
Précurseurs
- La pile voltaïque d'Alessandro Volta, qui a mis en évidence le problème de la polarisation
- Les lois de l'électrolyse de Michael Faraday, qui quantifient les réactions électrochimiques.
- Meilleure compréhension des solutions ioniques et des sels
- Développement de céramiques poreuses destinées à être utilisées comme séparateurs
Applications
- source d'énergie pour les premiers réseaux télégraphiques
- alimenter les sonnettes et les premiers systèmes téléphoniques
- utilisé comme étalon de tension de laboratoire pour l'étalonnage
- industries de la galvanoplastie et de la galvanoplastie
Idées d'innovations potentielles
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En rapport avec : Cellule de Daniell, cellule galvanique, électrochimie, polarisation, barrière poreuse, sulfate de cuivre, sulfate de zinc, norme de tension.