Введение
Электрохимический элемент
Клетка Кларка, изобретенная английским инженером Джосией Латимером Кларком в 1873 году, является влажным химическим элементом (в разговорной речи: батареей), который генерирует высокостабильное напряжение. В 1893 году Международный электрический конгресс определил напряжение клетки Кларка при 15 °C как 1,434 вольта, и это определение стало законом в Соединенных Штатах в 1894 году. Позднее это определение было заменено определением, основанным на клетке Уэстона.
The Clark cell, invented by English engineer Josiah Latimer Clark in 1873, is a wet chemical cell (colloquially: battery) that produces a highly stable voltage. In 1893, the output of the Clark cell at 15 °C was defined by the International Electrical Congress as 1.434 volts, and this definition became law in the United States in 1894. This definition was later supplanted by one based on the Weston cell.
Химия
Клетки Кларка используют цинковый или цинковый амальгамовый анод и ртутный катод в насыщенном водном растворе сульфата цинка, с пастой из сульфата ртути(I) в качестве деполяризатора.
Первоначальная ячейка
Первоначальная ячейка Кларка была собрана в стеклянной банке аналогично гравитационной ячейке Даниэля. Медный катод был заменен лужицей ртути на дне банки. Над ней находилась паста сернокислой ртути, а над ней – раствор сульфата цинка. Короткий цинковый стержень погружался в раствор сульфата цинка. Цинковый стержень поддерживался пробкой с двумя отверстиями – одним для цинкового стержня, а другим для стеклянной трубки, доходящей до дна ячейки. Платиновая проволока, вплавленная в стеклянную трубку, контактировала с лужицей ртути. После завершения сборки ячейка герметизировалась слоем морского клея.
Ячейка H-формы
Клетка в форме буквы H была предложена лордом Рэлеем в 1882 году. Она представляла собой H-образный стеклянный сосуд, в одной ножке которого находилась цинковая амальгама, а в другой – чистая ртуть, покрытая слоем пасты сульфата ртути(I). Сосуд почти полностью заполнялся раствором сульфата цинка. Электрические соединения с цинковой амальгамой и ртутью осуществлялись платиновыми проводами, приплавленными к нижним концам ножек.
Характеристики
Клетка выдает эталонное ЭДС 1,4328 вольт при температуре 15 °C (288 K). Референтные элементы должны использоваться таким образом, чтобы от них не снимался ток. Конструкция имела два недостатка: довольно большой температурный коэффициент в -1,15 мВ/°C и проблемы коррозии, вызванные образованием сплава платиновых проводов с цинковой амальгамой в местах их ввода в стеклянную оболочку. В 1905 году ячейки Кларка были вытеснены в качестве стандарта напряжения более температурно-стабильной ячейкой Уэстона.