8.ปฏิกิริยาในแบตเตอร์รี่

(ปฏิกิริยาในเซลล์ประเภททุติยภูมิ )

                                                                  ( ภาพที่ 1 ภาพปฏิกิริยาในแบตเตอรี่  )           

        

➽เซลล์ทุติยภูมิ (Secondary Battery)   หรือโดยทั่วไปเรียกว่าแบตเตอรี่น้ำ (Storage Battery) ประกอบด้วยเซล 6 เซลล์ต่อกันแบบอนุกรม ซึ่งแต่ละเซลจะมีแรงดัน 2 โวลท์ จึงจ่ายแรงดันได้ 12 โวลท์ มีคุณสมบัติในการเปลี่ยนพลังงานเคมีแล้วจ่ายเป็นพลังงานไฟฟ้าชนิดกระแสตรง แบตเตอรี่ประเภทนี้ใช้งานจนไฟหมดหรือเลิกใชังานแล้ว สามารถนำไปประจุไฟเพิ่มเติมปรับสภาพทางเคมีให้กลับสู่สภาพพร้อมใช้งานเหมือนเดิมได้ คือสามารถใช้หมุนเวียนได้จนกว่าแบตเตอรี่นั้นจะเสื่อมสภาพ แบตเตอรี่ชนิดนี้ส่วนมากทำจากตะกั่ว - กรด ใช้ในรถยนต์ และในการใช้พลังงานไฟฟ้าสำรองในระบบต่างๆ

➽แบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว (Lead Storage Battery)     แบตเตอรี่ คือเซลล์ไฟฟ้าหลาย ๆ เซลล์ต่อกันเป็นอนุกรม แบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วนี้เป็นแบตเตอรีที่ใช้ในรถยนต์ โดยประกอบด้วยเซลล์ไฟฟ้า 6 เซลล์ แต่ละเซลล์จะมีศักย์ไฟฟ้า 2 โวลต์ ดังนั้นแบตเตอรี่ในรถยนต์มีศักย์ไฟฟ้า 12 โวลต์

( ภาพที่ 2 ภาพการสะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว )

แบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วจะประกอบด้วยอิเล็กโทรดคือแผ่นตะกั่ว มีกรดซัลฟิวริกเจือจางเป็นอิเล็กโทรไลต์ เมื่อมีการอัดไฟครั้งแรกแผ่นตะกั่วที่ต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี (ขั้วแอโนด) จะถูกออกซิไดซ์เป็นเลด (II) ไอออน เมื่อรวมกับออกซิเจนที่เกิดขึ้นจะกลายเป็นเลด (IV) ออกไซด์ ดังนั้นที่ขั้วแอโนด (ขั้วบวก) แผ่นตะกั่วจะถูกเปลี่ยนเป็นเลด (IV) ออกไซด์ขั้วไฟฟ้าจึงแตกต่างกัน(ขั้วแอโนด-ขั้วบวก: PbO₂ และขั้วแคโทด-ขั้วลบ: Pb) ทำให้สามารถเกิดกระแสไฟฟ้าได้หรือจ่ายไฟได้นั่นเองการจ่ายไฟเกิดขึ้น 

            อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่จากขั้วแอโนดหรือขั้วลบผ่านวงจรภายนอกไปยัง ขั้วแคโทดหรือขั้วบวก จากสมการจะสังเกตได้ว่ามีผลิตภัณฑ์คือ PbSO4(s) เกิดขึ้นเหมือนกัน ดังนั้นเมื่อใช้แบตเตอรี่ไประยะหนึ่งความต่างศักย์จะลดลง และจะลดลงไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งเป็นศูนย์ ทั้งนี้เนื่องจากขั้วไฟฟ้าทั้งคู่เหมือนกัน จึงไม่มีความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วทั้งสอง

            ปฏิกิริยาของเชลล์ข้างบนเป็นผัน กลับได้ ดังนั้นถ้าต้องการให้เกิดการผันกลับจึงจำเป็นต้องมีการอัดไฟฟ้าใหม่ โดยการต่อขั้วบวกของเซลล์กับขั้วบวกของแบตเตอรี่และขั้วลบกับขั้วลบของแบตเตอรี่ ปฏิกิริยาข้างบนก็จะเปลี่ยนทิศทางเป็นจากขวาไปซ้าย ในลักษณะนี้เลด(II) ซัลเฟตที่ขั้วลบก็จะเปลี่ยนเป็นตะกั่ว ส่วนอีกขั้วหนึ่ง เลด (II) ซัลเฟตจะเปลี่ยนเป็นเลด (IV) ออกไซด์ 

1) เมื่ออัดไฟครั้งแรก

( ภาพที่ 3 ภาพปฏิกิริยาในแบตเตอรี่ขั้นที่ 1  )

2) เมื่อจ่ายไฟ

( ภาพที่ 4 ภาพปฏิกิริยาในแบตเตอรี่ขั้นที่ 2  )

3) เมื่ออัดไฟครั้งต่อไป

( ภาพที่ 5 ภาพปฏิกิริยาในแบตเตอรี่ขั้นที่ 3  ) 

*ขั้วบวกและลบของแบตเตอรี่รูปที่1)และ3)พิจารณาตามขั้วของแบตเตอรี่ภายนอกรูปที่ 2) พิจารณาจากทิศทางการไหลของอิเล็กตรอน

            จากปฏิกิริยาในขณะที่มีการจ่ายไฟฟ้า ความเข้มข้นของกรดจะลดลงเรื่อย ๆ จากปกติที่มีความถ่วงจำเพาะ ประมาณ 1.25 ถึง 1.30 แล้วแต่อุณหภูมิในขณะนั้น ๆ ถ้าหากเมื่อใดมีความถ่วงจำเพาะต่ำกว่า 1.20 ที่อุณหภูมิของห้องก็ควรจะมีการอัดไฟฟ้าใหม่ได้

➽ประโยชน์ของแบตเตอรี่รถยนต์

1. จ่ายพลังงานให้สตาร์ทเตอร์และระบบจุดระเบิดของเครื่องยนต์ เพื่อให้เครื่องยนต์ทำงาน
2. จ่ายพลังงานส่วนเกินให้กับรถยนต์เมื่อการใช้ไฟฟ้าในรถยนต์เกินปริมาณที่ระบบ ชาร์จไฟในรถยนต์สามารถผลิตได้
3. รักษาระดับโวล์ทเทจของระบบไฟฟ้าในรถยนต์ให้คงที่ ช่วยป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าไม่ให้เกิดความเสียหาย