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丹尼尔细胞操作

1836
  • John Frederic Daniell
电化学实验室装置中带有铜和锌电极的丹尼尔电池。

(图片仅供参考)

对……的改进 伏打桩丹尼尔电池由浸于硫酸铜溶液中的铜电极和浸于硫酸锌溶液中的锌电极组成,两者之间由多孔隔膜隔开。这种双流体设计可防止氢气在铜电极上积聚(极化),从而提供更稳定、更可靠且持续时间更长的电压源。

The Daniell cell elegantly solved the primary issue of the 伏打桩: 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.

多孔隔膜允许离子通过,以保持电荷中性,但阻止溶液自由混合。在阳极,锌被氧化:[latex]Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-[/latex]。在阴极,不是氢离子被还原,而是硫酸铜溶液中的铜离子被还原并镀到铜电极上:[latex]Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu[/latex]。

由于阴极不产生气体,极化问题得以避免。这使得丹尼尔电池能够产生非常稳定且恒定的约1.1伏电压,使其成为第一种真正实用的电池。其可靠性对于19世纪新兴的电气工业至关重要,尤其是电报行业,因为电报需要稳定的电源来进行远距离通信。

UNESCO Nomenclature: 2203
- 电化学

类型

物理设备

中断

重大的

用法

过时

前体

  • 亚利桑德罗-伏打的伏打桩,突出了极化问题
  • Michael Faraday’s laws of 电解, which quantified electrochemical reactions
  • 加深对离子溶液和盐的理解
  • 开发用作隔膜的多孔陶瓷

应用程序

  • 早期电报网络的电源
  • 为门铃和早期电话系统供电
  • 用作校准的实验室电压标准
  • 电铸和电镀行业

专利:

NA

潜在创新理念

  • self-healing batteries with 液态金属 electrodes in immiscible electrolyte phases
  • 基于双流体分离原理的无膜液流电池用于电网存储
  • 使用无毒材料展示核心电化学原理的教育套件
  • 微型丹尼尔电池为远程低功耗环境传感器供电
  • 采用类似分离溶液设计的金属精炼电化学反应器
  • 使用分离的生物介质进行阳极和阴极反应的生物电池
  • 采用固态多孔隔膜的一次性电池可提高安全性
  • artistic ‘electro-etching’ devices powered by stable, low-voltage cells
相关内容丹尼尔电池、电解池、电化学、极化、多孔隔板、硫酸铜、硫酸锌、电压标准。

历史背景

丹尼尔细胞操作

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

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

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