Конструкція і принцип роботи даниеллівської батареї

Даниелівський елемент є модифікованою версією вольтового елементу. Недолік поляризації вольтового елементу уникнено в Даниелівському елементі, і його можна розглядати як покращену версію вольтового елементу. З точки зору конструкції Даниелівський елемент досить простий.

Конструкція Даниелівського елементу

Він складається з мідного контейнера, заповненого концентрованим розчином сульфату міді. Всередині контейнера знаходиться один пористий циліндричний горщик, заповнений розрідженим розчином сульфату, опущений в концентрований розчин сульфату міді. У пористий горщик опущений амальгамний цинковий стержень. За властивостями розрідженого електроліту сульфатна кислота у своїй розрідженій формі існує з позитивними іонами водню та негативними іонами сульфату. Іони сульфату, контактируючи з цинковим стержнем, віддають електрони стержню, що призводить до утворення сульфату цинку через реакцію окислення. В результаті цинковий стержень стає негативно зарядженим і веде себе як катод.

Позитивні іони водню можуть перетнути пористу стіну горщика і потрапити в розчин сульфату міді, де вони об'єднуються з іонами сульфату розчину сульфату міді, утворюючи сульфатну кислоту. Позитивні іони міді розчину сульфату міді контактирують з внутрішньою стіною мідного контейнера, де вони набирають електрони через процес восстановлення, стають атомами міді та осідають на стіні.

Робота Даниелівського елементу

Давайте пояснимо принцип роботи елементу крок за кроком для кращого розуміння.

У розрідженому розчині сульфатної кислоти присутні H+ та SO4– – іони.

Іони H+ виходять до розчину сульфату міді через стіну пористого горщика. Іони сульфату розрідженого розчину сульфатної кислоти реагують з цинковим стержнем, де Zn++ іони об'єднуються з SO4— іонами, утворюючи сульфат цинку (ZnSO4). Під час цієї реакції окислення кожен атом цинку залишає два електрони в цинковому стержні. Тому цинковий стержень стає негативно зарядженим, що означає, що він веде себе як катод батареї.

Іони водню (H+) у розчині сульфату міді утворюють сульфатну кислоту (H2SO4), а іони міді (Cu++) переходитять до стіни зовнішнього мідного контейнера.

Іони міді осідають на стіні мідного контейнера у вигляді металічної міді, набираючи електрони від контейнера. В результаті мідний контейнер стає позитивно зарядженим, що означає, що цей контейнер є анодом Даниелівського елементу. Тепер, якщо ми з'єднаємо зовнішнє навантаження між центральним цинковим стержнем і периферійною стіною мідного контейнера, електрони почнуть потокувати від цинкового стержня до мідного контейнера.

У Даниелівському елементі ми можемо уникнути недоліку поляризації, який є основним недоліком вольтового елементу. Оскільки газ водню не осідає на аноді, оскільки він утворює сульфатну кислоту перед тим, як досягне аноду (стіну мідного контейнера), не буде шару водню, що заважає реакції восстановлення.

Заява: Поважайте оригінал, добре написані статті варті поширення, якщо є порушення авторських прав, будь ласка, зв'яжіться для видалення.