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Operação da Célula Daniell

1836
  • John Frederic Daniell
Célula de Daniell com eletrodos de cobre e zinco em uma configuração de laboratório de eletroquímica.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Uma melhoria em relação ao Pilha voltaicaA célula de Daniell consiste em um eletrodo de cobre em uma solução de sulfato de cobre(II) e um eletrodo de zinco em uma solução de sulfato de zinco, separados por uma barreira porosa. Esse design de dois fluidos impede o acúmulo de gás hidrogênio (polarização) no eletrodo de cobre, resultando em uma fonte de tensão muito mais estável e confiável por um período mais longo.

The Daniell cell elegantly solved the primary issue of the Pilha 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.

A barreira porosa permite a passagem de íons para manter a neutralidade da carga, mas impede que as soluções se misturem livremente. No ânodo, o zinco é oxidado: [latex]Zn rightarrow Zn^{2+} + 2e^-[/latex]. No cátodo, em vez de íons de hidrogênio serem reduzidos, os íons de cobre da solução de sulfato de cobre são reduzidos e depositados no eletrodo de cobre: ​​[latex]Cu^{2+} + 2e^- rightarrow Cu[/latex].

Como não há produção de gás no cátodo, o problema da polarização é eliminado. Isso resulta em uma voltagem muito estável e constante de aproximadamente 1,1 volts, o que fez da pilha de Daniell a primeira bateria verdadeiramente prática. Sua confiabilidade foi crucial para as novas indústrias elétricas do século XIX, particularmente o telégrafo, que exigia uma fonte de energia consistente para comunicação a longa distância.

UNESCO Nomenclature: 2203
Eletroquímica

Tipo

Dispositivo físico

Interrupção

Substancial

Uso

Obsoleto

Precursores

  • A pilha voltaica de Alessandro Volta, que destacou o problema da polarização.
  • Michael Faraday’s laws of electrolysis, which quantified electrochemical reactions
  • Melhor compreensão de soluções iônicas e sais.
  • Desenvolvimento de cerâmicas porosas para uso como separadores

Aplicações

  • Fonte de energia para as primeiras redes telegráficas
  • alimentando campainhas e os primeiros sistemas telefônicos
  • usado como padrão de tensão de laboratório para calibração
  • indústrias de eletrotipia e galvanoplastia

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • self-healing batteries with metal líquido 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
Relacionado a: célula de Daniell, célula galvânica, eletroquímica, polarização, barreira porosa, sulfato de cobre, sulfato de zinco, padrão de voltagem.

Contexto histórico

Operação da Célula Daniell

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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