Voltaisk celle Grunnleggende konstruksjon og fungering av voltaisk celle

En enkel voltaisk celle lages ved å dykke en sinkplate og en kobberplate inn i en vannblandet svovlsyre-løsning. Som vist på figuren, hvis kobberplaten og sinkplaten er eksternt koblet med et elektrisk belastningsobjekt, begynner en elektrisk strøm å flyte fra kobberplaten til sinkplaten gjennom belastningen. Dette betyr at det oppstår en elektrisk potensialforskjell mellom kobberplaten og sinkplaten. Når strømmen flyter fra kobber til sink, blir det naturligvis sånn at kobberplaten blir positivt ladet og sinkplaten negativt ladet.

Arbeidsprinsipp for voltaisk celle

Prinsippet for arbeidet i en voltaisk celle baserer seg på prinsippet at, når to ulike metaller er dykket inn i en elektrolytløsning, vil det mer reaktive metallet ha en tendens til å løses i elektrolyten som positive metallioner, etterlatende elektroner på metallplaten. Dette fenomenet gjør at den mer reaktive metallplaten blir negativt ladet.

Mindre reaktivt metall vil trekke positive ioner som er til stede i elektrolyten, og dermed deponeres disse positive ionene på platen, noe som gjør platen positivt ladet. I dette tilfellet av en enkel voltaisk celle, kommer sinken ut i svovlsyreløsningen som positive ioner og reagerer deretter med negative SO4 − − ionen i løsningen og danner sinksvovlsyre (ZnSO4). Siden kobber er mindre reaktivt metall, har de positive hydrogenionene i svovlsyreløsningen en tendens til å bli deponert på kobberplaten. Jo flere sinkioner som kommer ut i løsningen, jo flere elektroner blir igjen på sinkplaten. Disse elektronene passerer deretter gjennom den eksterne lederen som er koblet mellom sink- og kobberplater.

Når de når kobberplaten, kombinerer disse elektronene seg med de hydrogenatomene som er deponert på platen og danner nøytrale hydrogenatomer. Disse atomer kombinerer seg deretter i par for å danne molekyler av hydrogen gas, og gassen kommer til slutt opp langs kobberplaten i form av hydrogenbobler. Den kjemiske virksomheten som foregår inne i voltaisk cellen er som følger,

Imidlertid stopper denne virksomheten når kontakt potensialet mellom Zn og spiss svovlsyre når verdien 0.62 Volt. Under drift av en voltaisk celle, er sinkplaten på et lavere potensial i forhold til løsningen i nærheten av den, som vist i figuren nedenfor.

På samme måte, når Cu-platen er plassert i kontakt med elektrolyten, har de positive hydrogenionene i løsningen en tendens til å bli deponert på den inntil dens potensial stiger nesten til 0.46 V over løsningen. Derfor er elektrisk potensialforskjell som utvikles i en voltaisk celle 0.62 − (− 0.46) = 1.08 Volt.

I en enkel voltaisk celle er det hovedsakelig to ulemper, referert til som polarisering og lokal virksomhet.

Polarisering av voltaisk celle

Det observeres at i denne cellen, gradvis reduseres strømmen, og etter en viss tid av drift, kan strømmen helt slutte. Denne reduksjonen i strøm skyldes depo