ساختار سلول دانیل و عملکرد سلول باتری دانیل

سلة دانيال هي النسخة المعدلة من سلة فولتا. تم التغلب على مشكلة القطبية في سلة فولتا في سلة دانيال ويمكن اعتبارها نسخة محسنة من سلة فولتا. من حيث البناء، فإن سلة دانيال بسيطة جداً.

بناء سلة دانيال

يتكون من وعاء نحاسي مليء بحل مركز من كبريتات النحاس. داخل الوعاء، يوجد وعاء أسطواني مسامي مليء بحمض الكبريتيك المخفف، مغمور في حل كبريتات النحاس المركز. يتم غمر قضيب الزنك الممزوج في حمض الكبريتيك المخفف داخل الوعاء المسامي. بناءً على خصائص الإلكتروليت المخفف، يحتوي حمض الكبريتيك في شكله المخفف على أيونات هيدروجين موجبة وأيونات كبريتات سالبة. تأتي الأيونات الكبريتاتية في اتصال مع قضيب الزنك وتطلق الإلكترونات إلى القضيب وتنتج كبريتات الزنك من خلال رد فعل الأكسدة. نتيجة لذلك، يصبح قضيب الزنك مشحوناً سالباً ويقوم بدور القطب السالب (الكاتود).

يمكن للأيونات الهيدروجينية الموجبة عبور الجدار المسامي للوعاء والوصول إلى حل كبريتات النحاس حيث ترتبط بأيونات الكبريتات من الإلكتروليت كبريتات النحاس وتشكل حمض الكبريتيك. الأيونات النحاسية الموجبة من الإلكتروليت كبريتات النحاس تأتي في اتصال بالجدار الداخلي للوعاء النحاسي حيث تأخذ الإلكترونات من خلال التقليل وتتحول إلى ذرات نحاس وتترسب على الجدار.

عمل سلة دانيال

دعونا نشرح مبدأ عمل الخلية خطوة بخطوة لفهم أفضل.

في محلول حمض الكبريتيك المخفف هناك H+ و SO4– – أيونات.

تأتي الأيونات الهيدروجينية الموجبة إلى حل كبريتات النحاس عبر جدار الوعاء المسامي. الأيونات الكبريتاتية من حمض الكبريتيك المخفف تتفاعل مع قضيب الزنك حيث تتصل الأيونات Zn++ مع أيونات SO4— وتتشكل كبريتات الزنك (ZnSO4). أثناء هذا رد الفعل الأكسدة، يترك كل ذرة زنك إلكترونين في قضيب الزنك. وبالتالي، يصبح قضيب الزنك مشحوناً سالباً مما يعني أنه يقوم بدور القطب السالب (الكاتود) للبطارية.

الأيونات الهيدروجينية (H+) في حل كبريتات النحاس تشكل حمض الكبريتيك (H2SO4) والأيونات النحاسية (Cu++) تأتي إلى جدار الوعاء الخارجي النحاسي.

تترسب الأيونات النحاسية على جدار الوعاء النحاسي كمعادن نحاس عن طريق أخذ الإلكترونات من الوعاء. نتيجة لذلك، يصبح الوعاء النحاسي مشحوناً موجباً مما يعني أن هذا الوعاء هو القطب الموجب (الأنود) لسلة دانيال. الآن إذا قمنا بتوصيل الحمل الخارجي بين قضيب الزنك المركزي وجدار الوعاء النحاسي الخارجي، تبدأ الإلكترونات في التدفق من قضيب الزنك إلى الوعاء النحاسي.

في سلة دانيال، يمكننا تجنب عيب القطبية الذي يعتبر العيب الرئيسي في سلة فولتا. بما أن غاز الهيدروجين لا يتراكم على الأنود لأنه يشكل حمض الكبريتيك قبل الوصول إلى الأنود (جدار الوعاء النحاسي)، لن يكون هناك طبقة من الهيدروجين تشكل على الأنود لتعيق رد الفعل التقليلي.

بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، وإذا كان هناك انتهاكًا يرجى التواصل لإزالته.