ถ่านไฟฉายและแบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์เปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้าที่มีพัฒนาการมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 18 แล้วจนถึงปัจจุบันเราสามารถพบเห็นอุปกรณ์เหล่านี้หลากหลายแบบได้ในท้องตลาดเพราะมันได้รับการออกแบบและผลิตมาให้เหมาะกับอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆตั้งแต่ของธรรมดาอย่างกระบอกไฟฉายนาฬิกาปลุกไปจนถึงอุปกรณ์ไฮเทคอย่างกล้องถ่ายรูปดิจิตอล โทรศัพท์มือถือเครื่องเล่น MP3 ตลอดจนสินค้าอื่นๆ

แม้ชนิดของถ่านไฟฉายและแบตเตอรี่จะมีมากแต่หากพิจารณาโดยใช้หลักของการอัดประจุไฟแล้วเราสามารถแบ่งถ่านไฟฉายและแบตเตอรี่ได้เป็น 2 ประเภทคือเซลล์ปฐมภูมิ (primary cell) ซึ่งเป็นถ่านไฟฉายหรือแบตเตอรี่ชนิดใช้แล้วทิ้งไม่สามารถอัดประจุไฟซ้ำได้เช่น ถ่านไฟฉายธรรมดา ถ่านแอลคาไลน์ ถ่านนาฬิกา เป็นต้น กับเซลล์ทุติยภูมิ (secondarycell) ซึ่งเป็นถ่านหรือแบตเตอรี่ที่สามารถนำมาอัดประจุไฟซ้ำได้ เช่นแบตเตอรี่รถยนต์ แบตเตอรี่มือถือ ถ่านไฟฉายแบบประจุไฟใหม่ได้ (rechargeablebattery) เป็นต้น ดังนั้นเรามาเริ่มทำความรู้จักถ่านไฟฉายธรรมดากันก่อน

ถ่านไฟฉายธรรมดา

ถ่านไฟฉายธรรมดาเป็นเซลล์ไฟฟ้าชนิดเซลล์ คาร์บอน-สังกะสี (carbon-zinccell) ถูกประดิษฐ์ขึ้นตั้งแต่ปี ค.ศ. 1866 โดยชอร์ชแลกลองเช (Georges Leclanch?) วิศวกรชาวฝรั่งเศสชื่อเซลล์คาร์บอน-สังกะสีบอกถึงองค์ประกอบพื้นฐานของเซลล์ไฟฟ้าชนิดนี้ว่าประกอบด้วย แท่งคาร์บอนหรือแท่งถ่านทำหน้าที่เป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าจากแคโทดซึ่งสารที่ทำหน้าที่เป็นแคโทดคือ สารแมงกานีสไดออกไซด์ (manganese dioxide)โดยผสมร่วมกับผงถ่าน ส่วนแอโนดคือ กระป๋องสังกะสี (zinc) ตัวกระป๋องนอกจากจะทำหน้าที่เป็นแอโนดแล้วยังใช้บรรจุสารแคโทดด้วยโดยมีชั้นของสารละลายแอมโมเนียมคลอไรด์ (ammonium chloride) และซิงค์คลอไรด์(zinc chloride) ทำหน้าที่เป็นสารอิเล็กโทรไลต์กั้นระหว่างชั้นแคโทดและชั้นแอโนด

ภาพตัดขวางของถ่านไฟฉายคาร์บอน-สังกะสี

ปฏิกิริยาเคมีของถ่านไฟฉายจะเกิดต่อเนื่องไปจนกระทั่งสารแมงกานีสไดออกไซด์ทำปฏิกิริยาจนหมด หมายความว่าถ่านไฟฉายหมดไฟแล้วซึ่งผู้ใช้ควรทำการถอดถ่านออกจากตัวอุปกรณ์ไฟฟ้าเพราะสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ยังอยู่ในก้อนถ่านไฟฉายมีฤทธิ์เป็นกรดดังนั้นสารจะเกิดปฏิกิริยาเคมีกับกระป๋องสังกะสีต่อได้ทำให้สารเคมีภายในรั่วออกมาสร้างความเสียหายแก่อุปกรณ์ไฟฟ้าได้

จุดเด่นของถ่านไฟฉายธรรมดาคือราคาถูกและมีหลายขนาดให้เลือกใช้ แต่จุดด้อยคือถ่านไฟฉายชนิดนี้ให้พลังงานได้น้อยที่สุดเมื่อเทียบกับถ่านชนิดอื่นนอกจากนี้หากเก็บในสถานที่มีอุณหภูมิที่ร้อน หรือเย็นเกินไปจะมีผลทำให้ประสิทธิภาพของถ่านลดลง