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 → PbO2
ฉะนั้นแผ่นตะกั่วที่ต่อกับขั้วบวกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงเปลี่ยนเป็น PbO2 ทำให้เกิดความต่างศักย์พร้อมที่จะจ่ายไฟได้
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นขณะจ่ายไฟเป็นดังนี้
แอโนด ; Pb(s) + SO42–(aq) → PbSO4(s) + 2e-
แคโทด ; PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42–(aq) + 2e– → PbSO4(s) + 2H2O(l)
ปฏิกิริยารวม ; Pb(s) + PbO2(s) + 4H+(aq) + 2SO42–(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 + SO42-
แอโนด ; PbSO4+ 2H2O → PbO2 + 4H+ + SO42- + 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 Eo ต่ำสุด ( Eo = -3.04 V)
จึงมีความสามารถในการให้อิเล็กตรอนดีที่สุดด้วย สำหรับแคโทดใช้สารประกอบจำพวก TiS2 หรือ V6O13 เซลล์ลิเทียมอาจให้ศักย์ไฟฟ้าได้มากกว่า 3 โวลต์
รูปภาพที่เกี่ยวข้อง
Size : 8.88 KBs
Upload : 2012-10-28 06:38:32
|
|
ต้องการให้คะแนนบทความนี้่ ?
|
 
สถานะ : ผู้ใช้ทั่วไป
วิทยาศาสตร์
|
|
|
คะแนนโหวด