โรงเรียนนวมินทราชินูทิศ สตรีวิทยา พุทธมณฑล

K-Me Article

เซลล์ทุติยภูมิ (Secondary cell)

เซลล์ทุติยภูมิ (Secondary cell)

1.เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว (Lead storage cell)

ส่วนประกอบสำคัญคือขั้วไฟฟ้าทำด้วยตะกั่ว (Pb) เซลล์ 1 เซลล์ ประกอบด้วยแผ่นตะกั่ว 2 แผ่น อยู่ในสารละลายกรดซัลฟิวริกเป็นอิเล็กโตรไลต์ แผ่นตะกั่วจะใหญ่หรือเล็กก็ให้ความต่างศักย์มาตรฐานเท่ากันคือ 2.00 โวลต์ แต่แผ่นตะกั่วขนาดใหญ่จะให้กระแสไฟฟ้ามากกว่า เซลล์ชนิดนี้ในตอนแรกจะไม่มีความต่างศักย์ระหว่างขั้วทั้งสองข้างจึงจ่ายไฟทันทีไม่ได้ เนื่องจากเป็นโลหะ Pb ทั้งสองด้าน ต้องทำให้เกิดความต่างศักย์ด้วยการประจุไฟ (Charge) ครั้งแรกเสียก่อน

การประจุไฟครั้งแรก

ต่อแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงเข้ากับขั้วไฟฟ้าของเซลล์ดังรูป (สังเกตการณ์เรียก Anode Cathode กับ ขั้วบวก ขั้วลบ )

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นดังนี้
            แผ่นตะกั่ว Cathode ; เมื่ออิเล็กตรอนจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าวิ่งลงมาถึงแผ่นตะกั่ว H⁺ ในสารละลายจะเข้าไปรับอิเล็กตรอนกลายเป็นก๊าซไฮโดรเจน ดังสมการ
                                2H⁺ + 2e^- → H₂
            H₂ ที่เกิดขึ้นนี้ไม่ทำปฏิกิริยากับตะกั่ว ฉะนั้นแผ่นตะกั่วที่ต่อกับขั้วลบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงยังคงเป็นตะกั่ว ( Pb ) เหมือนเดิม

            แผ่นตะกั่ว Anode ; โมเลกุลของ H₂O จะเกิดการแยกสลาย ดังสมการ
                                H₂O → 1/2O₂ + 2H⁺ + 2e^-
            O₂ ที่เกิดขึ้นสามารถทำปฏิกิริยากับตะกั่วได้ จึงเกิดปฏิกิริยาดังสมการ
                               Pb + O₂ → PbO₂ฉะนั้นแผ่นตะกั่วที่ต่อกับขั้วบวกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงเปลี่ยนเป็น PbO2 ทำให้เกิดความต่างศักย์พร้อมที่จะจ่ายไฟได้

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นขณะจ่ายไฟเป็นดังนี้
            แอโนด ; Pb(s)   +   SO₄^2–(aq) → PbSO₄(s) + 2e^-
            แคโทด ; PbO₂(s) + 4H+(aq) + SO₄^2–(aq) + 2e^– → PbSO₄(s) + 2H₂O(l)
            ปฏิกิริยารวม ; Pb(s) + PbO₂(s) + 4H+(aq) + 2SO₄^2–(aq) →2PbSO₄(s) + 2H₂O(l)

ผลจากการจ่ายไฟจะทำให้ขั้วทั้งสองค่อย ๆ เปลี่ยนเป็น PbSO₄ จนกระทั่งปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ ขั้วไฟฟ้าทั้งสองขั้วก็จะเป็นสารเดียวกันอีกคือ PbSO4 จึงไม่มีความต่างศักย์จ่ายไฟต่อไปอีกไม่ได้อาจเรียกว่าไฟหมด (Discharge)

นำไปประจุไฟ (Charge) เพื่อนำกลับมาใช้ได้ใหม่

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในการประจุไฟครั้งที่ 2 และครั้งต่อ ๆ ไปจะเป็นปฏิกิริยาเดียวกัน ซึ่งเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับของการจ่ายไฟ (แต่แตกต่างจากปฏิกิริยาในการประจุไฟครั้งที่ 1) ดังสมการ
แคโทด ; PbSO₄ + 2e^- → Pb + SO₄^2-
แอโนด ; PbSO₄+ 2H₂O → PbO₂ + 4H⁺ + SO₄^2- + 2e^-

หลังจากการประจุไฟครั้งที่ 2 และครั้งต่อ ๆ ไป จะได้ Pb และ PbO₂ กลับคืนมาเหมือนที่ได้จากการประจุไฟครั้งที่ 1 จึงจ่ายไฟได้อีก เมื่อไฟหมดก็ประจุไฟได้ใหม่ กลับไปกลับมา

2.เซลล์นิกเกิล-แคดเมียม (Nickle-Cadmium Cell , Ni-Cd cell)
เซลล์ชนิดนี้ใช้โลหะ Cd เป็นแอโนด ใช้นิกเกิล (II) เช่น NiO(OH) ที่ฉาบอยู่บนโลหะนิกเกิลเป็นแคโทด มีสารละลาย KOH เป็น อิเล็กโตรไลต์ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นขณะจ่ายไฟเป็นดังนี้

แอโนด : Cd(s) + 2OH^–(aq) → Cd(OH)₂(s) + 2e^–แคโทด : NiO(OH)(s) + 2H₂O(l) + 2e^– → 2 Ni(OH)₂(s) + 2OH^–(aq)
ปฏิกิริยารวม : Cd(s) + NiO(OH)(s) + 2H₂O(l) → Cd(OH)₂(s) + 2 Ni(OH)₂(s)

3.เซลล์ลิเทียมไอออน (Lithium Ion Cell)
เซลล์ชนิดนี้ใช้ลิเทียม (Li) เป็นแอโนด โดยธาตุ Li เป็นธาตุที่มีค่า E^o ต่ำสุด ( E^o = -3.04 V)
จึงมีความสามารถในการให้อิเล็กตรอนดีที่สุดด้วย สำหรับแคโทดใช้สารประกอบจำพวก TiS₂ หรือ V₆O₁₃ เซลล์ลิเทียมอาจให้ศักย์ไฟฟ้าได้มากกว่า 3 โวลต์

Content's Picture

Size : 8.88 KBs
Upload : 2012-10-28 06:38:32

Comment(s)

Current Page(s) 1/0

Vote this Content ?

Vote(s)

Create by :

K-Me

Status : ผู้ใช้ทั่วไป
วิทยาศาสตร์

โรงเรียนนวมินทราชินูทิศ สตรีวิทยา พุทธมณฑล 70 หมู่ 2 แขวงทวีวัฒนา เขตทวีวัฒนา กรุงเทพฯ 10170 โทรศัพท์ 0 2441 3593 E-Mail:satriwit3@gmail.com	Generated 0.034951 sec.