Osnovna konstrukcija i princip rada vulkanske ćelije

Jednostavna volta čelija izrađuje se potapanjem jedne bakrene i jedne cinkove ploče u rastvor sumporne kiseline razređene vodom. Kao što je prikazano na slici, ako su bakrena i cinkova ploča spoljašnje spojene električnim opterećenjem, električni tok počinje da teče od bakrene do cinkove ploče kroz opterećenje. To znači da postoji neka električna potencijalna razlika između bakrene i cinkove ploče. Pošto tok teče od bakrene do cinkove ploče, očigledno je da se bakrena ploča pozitivno naelektrizuje, dok se cinkova ploča negativno naelektrizuje.

Rad volta čelije

Princip rada volta čelije zavisi od principa da, kad god se dve različite metale urone u elektrolitski rastvor, reaktivniji metal ima tendenciju da se otopi u elektrolitu kao pozitivni metalijski joni, ostavljajući elektrone iza sebe na metaličkoj ploči. Ovaj fenomen čini reaktivniju metaličku ploču negativno naelektrisanom.

Mene reaktivni metal privlači pozitivne jone prisutne u elektrolitu, tako da se ti pozitivni joni deponiraju na ploči, čime ploča postaje pozitivno naelektrisana. U ovom slučaju jednostavne volta čelije, cink se pojavi u rastvoru sumporne kiseline kao pozitivan jon, a zatim reaguje sa negativnim SO4 − − jonom rastvora i formira cink-sulfat (ZnSO4). Pošto je bakar manje reaktivni metal, pozitivni vodonikovi joni rastvora sumporne kiseline imaju tendenciju da se deponiraju na bakreno ploči. Više cinkovih jona koji se pojavljuju u rastvoru znači više broj elektrona koje napuste cinkovu ploču. Ovi elektroni zatim proležu kroz spoljašnji vodilac spojen između cinkove i bakrene ploče.

Na bakreno ploči, ovi elektroni se kombinuju sa atomima vodonika deponiranim na ploči i formiraju neutralne atome vodonika. Ovi atomi se zatim kombinuju u parove kako bi formirali molekule vodonikog gasa, a gas završava kao buble vodonika uz bakrenu ploču. Hemija koja se odvija unutar volta čelije glasi:

Međutim, ova akcija prestaje kada kontakt potencijal između Cinka i razređene sumporne kiseline dostigne vrednost od 0,62 Volta. Takođe, tokom rada volta čelije, cinkova ploča je na nižem potencijalu u odnosu na rastvor film uz nju, kao što je prikazano na slici ispod.

Slično tome, kada se bakrena ploča stavlja u kontakt sa elektrolitom, pozitivni vodonikovi joni u rastvoru imaju tendenciju da se deponiraju na njoj sve dok njen potencijal ne poraste skoro do 0,46 V iznad tog rastvora. Stoga, električna potencijalna razlika izgrađena u volta čeliji iznosi 0,62 − (− 0,46) = 1,08 Volta.

U jednostavnoj volta čeliji postoje uglavnom dva nedostatka, poznati kao polariacija i lokalna akcija.

Polariacija volta čelije

Utvrđeno je da u ovoj čeliji, tok postepeno opada, i nakon određenog vremena rada, tok može da prestane. Ovo smanjenje toka je posledica deponiranja vodonika na bakreno ploču. Iako vodonik izlazi iz čelije u obliku bubnih, ipak se formira tanki sloj vodonika na površini ploče. Ovaj sloj deluje kao električna izolacija, povećavajući unutrašnji otpornik čelije. Zbog ovog izolacionog sloja, dalji vodonikovi joni ne mogu da dobiju elektrone sa bakrene ploče i da se deponiraju u ionskom obliku. Ovaj sloj pozitivnih vodonikovih jona na bakreno ploči izaziva repulzivnu silu na druge vodonikove jone koji se približavaju bakreno ploči. Stoga se tok smanjuje. Ovaj fenomen se naziva polariacija.

Lokalna akcija volta čelije

Utvrđeno je da čak i kada volta čelija ne pruža nikakav tok, cink se neprekidno rastvara u elektrolitu. Ovo je posledica činjenice da male trase impuriteta poput željeza i olova u komercijalnom cinku formiraju mala lokalna celija koja su kratak put spojena sa glavnim telom cinka. Dejstvo ovih parazitičnih celija se ne može kontrolisati, tako da dolazi do gubitka cinka. Ovaj fenomen se naziva lokalna akcija.

Izjava: Poštovanje originala, dobre članke vredi deliti, ukoliko postoji kršenje autorskih prava kontaktirajte za brisanje.