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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 evolução da pilha voltaica, a 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.

A pilha de Daniell resolveu elegantemente o principal problema da pilha voltaica: a polarização. Na pilha voltaica, bolhas de hidrogênio se formavam no cátodo de cobre, isolando-o e interrompendo a corrente. O projeto da pilha de Daniell separa fisicamente as duas semirreações. Ela consiste tipicamente em um ânodo central de zinco imerso em uma solução de sulfato de zinco, contida dentro de um vaso de barro não esmaltado. Este vaso poroso é então colocado dentro de uma lata de cobre que serve como cátodo da pilha, preenchida com uma solução de sulfato de cobre.

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.
  • As leis da eletrólise de Michael Faraday, que quantificaram as reações eletroquímicas.
  • 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

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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)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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