丹尼爾電池

丹尼爾電池簡化圖

丹尼爾電池（Daniell cell）係種化學電池，由英國化學家兼氣象學家約翰 弗席 丹尼爾（John Frederic Daniell）喺一八三六年發明。改進早期電池技術，解決咗伏打電堆出氫氣泡，導致極化（polarization）嘅問題，令電流提供更穩定，電池嘅標準電壓大約係 1.10 伏（V）。

結構

丹尼爾電池由兩個半電池組成：

負極（陽極，Anode，氧化反應發生處）：一支鋅棒（Zn）浸喺硫酸鋅（ZnSO₄）溶液入面。

正極（陰極，Cathode，還原反應發生處）：一支銅棒（Cu）浸喺硫酸銅（CuSO₄）溶液入面，通常用銅容器載住。

分隔物：早期用多窿嘅陶土兜（unglazed earthenware pot）分隔兩個溶液，防止直接混埋，但係畀離子通過。依家示範多數用鹽橋（salt bridge）連接兩個半電池，維持電中性。

電池符號表示：Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu

原理

丹尼爾電池基於鋅同銅嘅電極電位差（鋅更容易失電子），產生自發嘅氧化還原反應，將化學能變成電能。

負極反應（氧化）：Zn（s） → Zn²⁺（aq） + 2e⁻

正極反應（還原）：Cu²⁺（aq） + 2e⁻ → Cu（s）

總反應：Zn（s） + Cu²⁺（aq） → Zn²⁺（aq） + Cu（s）

電子由負極（鋅）通過外電路流向正極（銅），形成電流。鹽橋畀離子流動，維持溶液電中性。

歷史意義同應用

丹尼爾電池比伏打電堆穩定，因為用 CuSO₄ 作為「去極化劑」，避免氫氣泡積聚。曾經廣泛用喺電報系統、鐵路信號呢啲地方。佢亦係上堂教書，做電化學嘅經典例子，嚟解釋賈法尼電池、電極電位、鹽橋等概念。