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ダニエル細胞操作

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

(画像はイメージです)

の改良 Voltaic pileダニエル電池は、多孔質隔壁によって隔てられた、硫酸銅(II)溶液中の銅電極と硫酸亜鉛溶液中の亜鉛電極から構成される。この2流体構造により、銅電極上での水素ガスの蓄積(分極)が防止され、より長期間にわたって安定した信頼性の高い電圧源が得られる。

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.

多孔質の障壁はイオンが通過して電荷中性を維持することを可能にするが、溶液が自由に混ざり合うのを防ぐ。陽極では亜鉛が酸化される:[latex]Zn rightarrow Zn^{2+} + 2e^-[/latex]。陰極では、水素イオンが還元される代わりに、硫酸銅溶液からの銅イオンが還元され、銅電極上に析出する:[latex]Cu^{2+} + 2e^- rightarrow Cu[/latex]。

陰極でガスが発生しないため、分極の問題が解消されます。これにより、約1.1ボルトという非常に安定した一定の電圧が得られ、ダニエル電池は真に実用的な最初の電池となりました。その信頼性は、19世紀の新しい電気産業、特に長距離通信に安定した電源を必要としていた電信にとって極めて重要でした。

UNESCO Nomenclature: 2203
電気化学

タイプ

物理デバイス

混乱

実質的な

使用法

廃止

前駆物質

  • アレッサンドロ・ボルタのボルタ電池は、分極の問題を浮き彫りにした。
  • Michael Faraday’s laws of electrolysis, which quantified electrochemical reactions
  • イオン溶液と塩に関する理解の向上
  • 分離器として使用するための多孔質セラミックスの開発

アプリケーション

  • 初期の電信網の電源
  • ドアベルや初期の電話システムに電力を供給する
  • 校正用の実験室電圧標準として使用される
  • 電気鋳型および電気めっき産業

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • self-healing batteries with 液体金属 electrodes in immiscible electrolyte phases
  • membrane-less flow batteries for grid storage based on the two-fluid separation principle
  • educational kits demonstrating core electrochemical principles with non-toxic materials
  • miniaturized daniell cells for powering remote, low-power environmental sensors
  • electrochemical reactors for metal refining using a similar separated-solution design
  • bio-batteries that use separated biological media for anode and cathode reactions
  • disposable batteries with solid-state porous separators for improved safety
  • artistic ‘electro-etching’ devices powered by stable, low-voltage cells
関連キーワード:ダニエル電池、ガルバニ電池、電気化学、分極、多孔質バリア、硫酸銅、硫酸亜鉛、電圧標準。

歴史的背景

ダニエル細胞操作

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

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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