BlogGang.com : : monomord - 1. เซลล์ปฐมภูมิ( Primary Cell)

ประโยชน์ของเซลล์ไฟฟ้าเคมี

Group Blog

All Blogs

1. เซลล์ปฐมภูมิ( Primary Cell)

1. เซลล์ปฐมภูมิ< Primary Cell>
เป็นเซลล์ที่เมื่อใช้แล้วไม่อาจทำให้กลับไปสู่สภาพเดิมได้อีกโดยใช้ศักย์ไฟฟ้าภาพนอก เซลล์ชนิดนี้ได้แก่ ดาเนียลเซลล์ เซลล์แห้ง และอื่นๆ
1.1 เซลล์แห้ง
เซลล์แห้งหรือบางทีเรียกว่าเซลล์เลอคลัง เซลล์ (leclanche cell) เป็นเซลล์ที่ใช้ในไฟฉายในรูปของถ่านไฟฉายหรือใช้ในประโยชน์อื่นๆ เช่น ในวิทยุ เครื่องคิดเลข ฯลฯ ซึ่งมีลักษณะตามรูปที่ 1. กล่องของเซลล์ทำด้วยโลหะสังกะสีซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วลบ ส่วนแท่งคาร์บอนหรือแกไฟต์ทำหน้าที่เป็นขั้วบวก ภายในกล่องระหว่างสองอิเล็กโตรดบรรจุด้วยของผสมของแอมโมเนียมคลอไรด์, แมงกานีส (IV) ออกไซด์, ซิงค์ (II) คลอไรด์, ผงคาร์บอนกับของแข็งอื่นที่ไม่มีส่วนในการทำปฏิกิริยาและทำให้ชุ่มด้วยน้ำ ระหว่างของผสมเหล่านี้กับกล่องสังกะสีกั้นด้วยกระดาษพรุน ตอนบนของเซลล์ผนึกด้วยวัสดุที่สามารถรักษาความชื้นภายในเซลล์ให้คงที่ เมื่อเซลล์ทำหน้าที่จ่ายไฟฟ้า Zn จะละลายเป็น Zn2+เป็นเหตุให้กล่องสังกะสีเป็นขั้วลบ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจึงเป็นปฏิกิริยาออกซิเดชัน

Zn(s) ------------> Zn2+(aq) + 2e-
ที่ขั้วบวก แมงกานีส(IV) ออกไซด์ก็จะถูกรีดิวซ์ ซึ่งมีปฏิกิริยาครึ่งเซลล์เป็นดังนี้

รูปที่1. ส่วนประกอบของเซลล์แห้ง

2MnO2(s) + 8NH4+(aq) + 2e------------>2Mn3+(aq)-4H2O + 8NH3<(aq)
เพราะฉะนั้นปฏิกิริยาสุทธิที่ได้จากปฏิกิริยาครึ่งเซลล์ทั้งสอง จึงเป็น

Zn(s) +2MnO2(s) + 8NH+4(aq)------------>Zn2+(aq) + 2Mn3+(aq) + 8NH3(aq) + 4H2O
ถ้ามีการจ่ายกระแสไฟฟ้ามากก็จะทำให้เกิด NH3 ขึ้น ซึ่งจะเข้าทำปฏิกิริยากับ Zn2+ เกิดเป็นไอออนเชิงซ้อน เป็นต้นว่า [Zn(NH3)4]2+ และ [ Zn(NH3)4 ]2+ และ [ Zn(NH3)2(H2O)2]2+ เซลล์แห้งดังกล่าวจะให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.5 โวลต์ การเกิดไอออนเชิงซ้อนช่วยรักษาความเข้มข้นของ Zn2+ ไม่ให้สูงขึ้น จึงทำให้ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์เกือบคงที่เป็นเวลานานพอสมควร
1.2 เซลล์สำหรับวัตถุประสงค์พิเศษ
สำหรับเซลล์วัตถุประสงค์พิเศษ ที่จะกล่าวถึง ได้แก่ เซลล์รูบิน-มาลลอรี่(Rubin-Mallory cell) หรือบางทีเรียกเซลล์เมอร์คิวรี(Mercury cell) ซึ่งมีขนาดเล็กและใช้กันมากในเครื่องฟังเสียงสำหรับคนหูพิการ หรือประโยชน์อื่นๆ เซลล์นี้ใช้กล่องสังกะสีเป็นขั้วลบ แท่งคาร์บอน(แกรไฟต์ เป็นขั้วบวก คล้ายกับของเซลล์แห้ง แต่ใช้อิเล็กโตรไลต์เป็นของผสมที่ชุ่มและเหนียวของเมอร์คิวรี (II) ออกไซด์ โซเดียมหรือโพแทสเซียมไฮ ดรอกไซด์ เซลล์นี้จะให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.3 โวลต์ และมีปฏิกิริยาเคมีดังนี้
ขั้วลบ Zn(s) + 2OH-(aq)----------->Zn(OH)2(s) + 2e-
ขั้วบวก HgO(s) + 2H2O + 2e- --------->Hg(l) + 2OH-(aq)
---------------------------------------------
ปฏิกิริยาสุทธิ Zn(s) + HgO(s) + 2H2O ------>Zn(OH)2(s) + Hg(l)
-------------------------------------------
ลักษณะของเซลล์เมอร์คิวรีแสดงไว้ในรูป

รูปที่2. ส่วนประกอบของเซลล์เมอร์คิวรี

1.3 ดาเนียลเซลล์ (Daniel Cell)

รูปที่3. ดาเนียลเซลล์

จากภาพ อิเล็กโตรดทองแดงประกอบด้วยโลหะทองแดงบรรจุอยู่ในสารละลายอิ่มตัวของคอปเปอร์(||) ซัลเฟต (A) ส่วนล่างของเซลล์มีผลึกของคอปเปอร์ซัลเฟตเพื่อให้สารละลายอิ่มตัว สารอิเล็กโตรดสังกะสีประกอบด้วย โลหะสังกะสี( B ) ลอยอยู่ในสารละลายสังกะสีซัลเฟตที่เจือจางไกล้ๆส่วนบนของเซลล์ เหนือสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่า เมื่อโลหะสังกะสีและทองแดงเชื่อมต่อกันด้วยลวด อิเล็กตรอนจะไหลผ่านเส้นลวดจากสังกะสีซึ่งถูกออกซิไดซ์ง่ายกว่าไปยังทองแดงซึ่งออกซิไดซ์ยากกว่า สังกะสีจะถูกออกซไดซ์กลายเป็น Zn2+ ในสารละลาย ในขณะเดียวกัน Cu2+ จะถูกรีดิวซ์เป็นทองแดง ดังสมการ

อะโนด: Zn------------->Zn2+ + 2e-

คะโทด : Cu2+ + 2e-------------->Cu

----------------------------

Zn + Cu2+---------------->Zn2+ + Cu
ถ้าความเข้มข้นของ Zn2+ เพิ่มขึ้น ปฏิกิริยาที่ขั้วบวก ( anode ) จะเลื่อนไปทางซ้าย เป็นผลให้ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ลดลง
เซลล์ที่ใช้หลักการเดียวกับดาเนียลเซลล์ แต่ใช้แคดเมียมและนิเกิลแทนสังกะสีและทองแดงใช้กันมากในแบตเตอรี่ เพราะมีอายุการใช้งานที่นานกว่า

Credit://www.elecnet.chandra.ac.th/learn/courses/5513101/termwork/galvanic/type_of_galok.html

Create Date : 02 มกราคม 2552

Last Update : 16 มกราคม 2552 23:36:29 น.

0 comments

Counter : 2380 Pageviews.