Osnovna zgradba in delovanje voltačne celice

Preprost voltaški člen je izdelan tako, da se ena cinka in ena bakreni plošča potopita v vodo razređeno rastvor kislinskega kisika. Kot je prikazano na sliki, če sta bakrena in cinka plošča zunanje povezani z električnim obremenitvijo, se začne električni tok pretikanja od bakrene do cinka plošče skozi obremenitev. To pomeni, da med bakreno in cinka ploščo nastane neka električna potencialna razlika. Ko se tok pretika od bakrene do cinka, je očitno, da se bakrena plošča pozitivno nabije, medtem ko se cinka plošča negativno nabije.

Delovanje voltaškega člena

Princip delovanja voltaškega člena temelji na principu, da, kadar so dve različni kovini potopljene v elektrolitski rastvor, bolj reaktivna kovina ima tendenco, da se raztopi v elektrolitu kot pozitivni kovinski jon, kar pusti elektrone na kovinskem platnu. Ta pojav naredi bolj reaktivno kovinsko ploščo negativno nabijeno.

Manj reaktivna kovina privlači pozitivne jojone, ki so prisotni v elektrolitu, in ti pozitivni jojoni se takoj deponirajo na ploščo, kar ploščo naredi pozitivno nabijeno. V tem primeru preprostega voltaškega člena, cink pride v rastvor kislinskega kisika kot pozitivni jon in nato reagira z negativnimi SO4 − − jonoma rastvora in oblikuje cinkov sulfat (ZnSO4). Ker je bakar manj reaktivna kovina, pozitivni vodikovi jojoni kislinskega kisika imajo tendenco, da se deponirajo na bakreni plošči. Več cinkovih jonom, ki pridejo v rastvor, pomeni več število elektronov, ki zapustijo cinkov ploščo. Ti elektroni se nato prenašajo skozi zunanji vodnik, ki je povezan med cinkom in bakrom.

Ko prispeta na bakreno ploščo, se ti elektroni združijo z vodikovimi atomi, ki so se deponirali na plošči, in oblikujejo nevtralne vodikove atome. Ti atomi se nato združijo v parove in oblikujejo molekule vodikovega plina, ki se nato izplavijo v obliki vodikovih mehurčkov po bakreni plošči. Kemijska dejavnost, ki se dogaja znotraj voltaškega člena, je naslednja,

Toda ta dejavnost ustavi, ko doseže kontakt potencial med Cinkom in razređenim kislinskim kisikom vrednost 0,62 Volta. Med delovanjem voltaškega člena je cinka plošča na nižjem potencialu glede na rastvorsko filmo blizu nje, kot je prikazano na spodnji sliki.

Podobno, ko je bakrena plošča postavljena v stik z elektrolitom, pozitivni vodikovi jojoni v rastvoru imajo tendenco, da se deponirajo na njej, dokler se njegov potencial ne dvigne skoraj do 0,46 V nad tistim rastvora. Zato je električna potencialna razlika, ki se razvije v voltaškem členu, 0,62 − (− 0,46) = 1,08 Volta.

V preprostem voltaškem členu obstajata predvsem dva pomanjkljivosti, znana kot polarizacija in lokalna dejavnost.

Polarizacija voltaškega člena

Opazimo, da v tem členu se tok postopoma zmanjša in po določenem času operacije lahko tok popolnoma ustavi. To zmanjšanje toka je zaradi deponiranja vodika na bakreni plošči. Čeprav vodik izide iz člena v obliki mehurčkov, se še vedno oblikuje tank sloj vodika na površini plošče. Ta sloj deluje kot električna izolacija, kar poveča notranjo upornost člena. Zaradi tega izolacijskega sloja dodatni vodikovi jojoni ne morejo pridobiti elektronov s bakrene plošče in se deponirati v obliki jonom. Ta sloj pozitivnih vodikovih jonom na bakreni plošči izvaja odpornostno silo na druge vodikove jojone, ki se približujejo bakreni plošči. Zato se tok zmanjša. Ta pojav se imenuje polarizacija.

Lokalna dejavnost voltaškega člena

Ugotovljeno je, da se celo, ko voltaški člen ne zagotavlja nobenega toka, cink neprestano raztopi v elektrolitu. To je zaradi dejstva, da nekatere sledice onesnaženosti, kot so železo in olovo v komercialnem cinku, oblikujejo majhne lokalne člene, ki so kratkosrceni s glavnim telesom cinka. Dejavnost teh parazitnih členov ni mogoče kontrolirati, zato je nekaj zamenševanja cinka. Ta pojav se imenuje lokalna dejavnost.

Izjava: Spoštujte original, dobre članke so vredni deljenja, če je kršenje avtorskih pravic se posvetujte z brisanjem.