เซลล์ปฐมภูมิและเซลล์ทุติยภูมิ

เซลล์เคมีไฟฟ้า
เซลล์กัลวานิ ก

ม.5/1

นาย วิริทธิ์พล เลามงคลธนสาร เลขที่ 21
นาย ศรัณย์ สำอางค์ทรง เลขที่23
นาย สิทธา สารเพชร เลขที่ 28

ซลล์กัลวานิก (Galvanic cell) คือ เซลล์ไฟฟ้าที่เปลี่ยน
พลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า ประกอบด้วยครึ่งเซลล์
2 ครึ่งเซลล์มาต่อกัน และเชื่อมให้ครบวงจรโดยใช้
สะพานไอออนต่อระหว่างครึ่งเซลล์ไฟฟ้าทั้งสอง

เซลล์กัลวานิก มี 2 ประเภทคือ

เซลล์ปฐมภูมิ

เซลล์ทุติยภูมิ

เซลล์ปฐมภูมิ เซลล์ทุติยภูมิ

นำไปใช้เพื่อจ่ายกระแส สามารถนำเซลล์ไฟฟ้า
ไฟฟ้าออกได้ทันทีแต่ใช้ อัดไฟใหม่ เมื่อไฟหมด

ใช้ได้ครั้งเดียว มีการใช้ มีการใช้ใน แบตเตอรี่

ใน ถ่านไฟฉาย เป็นต้น รถยนต์ เป็นต้น

เซลล์ปฐมภูมิ เซลล์ทุติยภูมิ

ไม่สามารถ สามารถ
ประจุไฟฟ้าได้
(ปฎิกิริยาผัน เป็นแหล่ง ประจุไฟฟ้า
กลับไม่ได้)และ พลังงาน ได้(ปฎิกิริยาผัน

ใช้ได้เลย กลับได้)และต้อง
ประจุไฟก่อนใช้

เซลล์ปฐมภูมิ

primary cell

เซลล์ปฐมภูมิ เป็นแบตเตอรี่แบบหนึ่งซึ่งปฏิกิริยาทาง
เคมีไฟฟ้าไม่สามารถพลิกกลับได้ ตัวอย่างของ
เซลล์ปฐมภูมิอย่างง่ายๆก็คือแบตเตอรี่ที่ใช้ครั้งเดียว
แล้วทิ้ง

เซลล์ปฐมภูมิ

primary cell

1. เซลล์แห้ง (Dry Cell) หรือเซลล์เลอคลังเช (LeClanche Cell)

เซลล์ไฟฟ้าชนิดนี้ถูกเรียกว่า เซลล์แห้ง เพราะไม่ได้ใช้ของเหลวเป็นอิเล็กโทรไลต์
เป็นเซลล์ที่ใช้ในไฟฉาย หรือใช้ในประโยชน์อื่น ๆ เช่น ในวิทยุ เครื่องคิดเลข ฯลฯ ซึ่งมี
ลักษณะตามรูป

กล่องของเซลล์ทำด้วยโลหะสังกะสีซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วแอโนด (ขั้วลบ) ส่วนแท่ง
คาร์บอนหรือแกรไฟต์อยู่ตรงกลางทำหน้าที่เป็นขั้วแคโทด (ขั้วบวก) ระหว่างอิเล็กโตรด
ทั้งสองบรรจุด้วยของผสมชื้นของแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH4Cl) แมงกานีส (IV)
ออกไซด์ (MnO2) ซิงค์คลอไรด์ (ZnCl2) ผงคาร์บอน ตอนบนของเซลล์ผนึกด้วยวัสดุ
ที่สามารถรักษาความชื้นภายในเซลล์ให้คงที่ มีปฏิกิริยาเกิดขึ้นดังนี้

ที่ขั้วแอโนด (Zn-ขั้วลบ) Zn ถูกออกซิไดซ์กลายเป็ น Zn2+

Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-

ที่ขั้วแคโทด (C-ขั้วบวก) MnO2จะถูกรีดิวซ์ ไปเป็ น Mn2O3

2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e- Mn2O3(s) + H4O(l)

ดังนั้นปฏิกิริยารวมจึงเป็ น

Zn(s) + 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) Zn2+(aq) + Mn2O3(s) + 2NH3(g) + H2O(l)

แก๊ส NH3 ที่เกิดขึ้นจะเข้าทำปฏิกิริยากับ Zn2+ เกิดเป็นไอออนเชิงซ้อนของ
[Zn(NH3)4]2+ และ [Zn(NH3)2(H2O)2]2+ การเกิดไอออนเชิงซ้อนนี้จะช่วยรักษา
ความเข้มข้นของ Zn2+ ไม่ให้สูงขึ้น จึงทำให้ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์เกือบคงที่เป็นเวลานาน
พอสมควร จากปฏิกิริยารวมจะสังเกตว่ามีน้ำเป็นผลิตภัณฑ์ด้วย ดังนั้นเซลล์ที่เสื่อม
สภาพจึงบวมและมีน้ำไหลออกมา และเซลล์แห้งนี้จะให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.5 โวลต์

เซลล์ปฐมภูมิ

primary cell

2. เซลล์แอลคาไลน์ (Alkaline Cell)

เซลล์แอลคาไลน์มีส่วนประกอบของเซลล์เหมือนกับเซลล์เลอคลังเช แต่มีสิ่งที่แตกต่าง
กันคือเซลล์แอลคาไลน์ใช้เบสซึ่งได้แก่โพแตสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) เป็นอิเล็กโทร
ไลต์แทนแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH4Cl) และเนื่องจากใช้สารละลายเบสนี่เองเซลล์ชนิดนี้
จึงถูกเรียกว่า เซลล์แอลคาไลน์

ที่ขั้วแอโนด (Zn-ขั้วลบ) Zn ถูกออกซิไดซ์

Zn(s) + 2OH-(aq) ZnO(s) + H2O(l) + 2e-

ที่ขั้วแคโทด (C-ขั้วบวก) MnO2จะถูกรีดิวซ์ ไปเป็ น Mn2O3

2MnO2(s) + H2O(l) + 2e- Mn2O3(s) + 2OH-(aq)

ดังนั้นปฏิกิริยารวมจึงเป็ น

Zn(s) + 2MnO2(s) ZnO(s) + Mn2O3(s)

เซลล์นี้จะให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.5 โวลต์ แต่ให้กระแสไฟฟ้าได้มากกว่าและนานกว่า
เซลล์แห้ง เพราะ OH- ที่เกิดขึ้นที่ขั้วคาร์บอนสามารถนำกลับไปใช้ที่ขั้วสังกะสีได้

เซลล์ปฐมภูมิ

primary cell

3. เซลล์ปรอท (Mercury Cell)

มีหลักการเช่นเดียวกับเซลล์แอลคาไลน์ แต่ใช้เมอร์คิวรี (II) ออกไซด์ (HgO) แทน
แมงกานีส (IV) ออกไซด์ (MnO2) เป็นเซลล์ที่มีขนาดเล็กใช้กันมากในเครื่องฟังเสียง
สำหรับคนหูพิการ หรือใช้ในอุปกรณ์อื่น เช่น นาฬิกาข้อมือ เครื่องคิดเลข เซลล์นี้จะให้
ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.3 โวลต์ ให้กระแสไฟฟ้าต่ำ แต่สามารถให้ค่าศักย์ไฟฟ้าคงที่ตลอด
อายุการใช้งาน มีปฏิกิริยาเคมีดังนี้

ที่ขั้วแอโนด

Zn(s) + 2OH-(aq) ZnO(s) + H2O(l) + 2e-

ที่ขั้วแคโทด

HgO(s) + H2O(l) + 2e- Hg(l) + 2OH-(aq)

ปฏิกิริยารวม

Zn(s) + HgO(s) ZnO(s) + Hg(l)

เซลล์ทุติยภูมิ

secondary cell

เซลล์ทุติยภูมิ เซลล์ไฟฟ้าประเภทที่เมื่อสร้างเสร็จแล้วต้อง
นำไปประจุไฟก่อน จึงจะนำไปใช้เพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าออก
ได้ เมื่อใช้ไปแล้วความต่างศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ลดลง
สามารถประจุไฟเข้าไปได้อีก

เซลล์ทุติยภูมิ

secondary cell

1.แบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว (Lead Storage Battery)

แบตเตอรี่คือเซลล์ไฟฟ้าหลาย ๆ เซลล์ต่อกันเป็นอนุกรม แบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว
นี้เป็นแบตเตอรีที่ใช้ในรถยนต์ โดยประกอบด้วยเซลล์ไฟฟ้า 6 เซลล์ แต่ละเซลล์จะมีศักย์
ไฟฟ้า 2 โวลต์ ดังนั้นแบตเตอรี่ในรถยนต์มีศักย์ไฟฟ้า 12 โวลต์

ส่วนประกอบของแบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว

1) เมื่ออัดไฟครั้งแรก 2) เมื่อจ่ายไฟ 3) เมื่ออัดไฟครั้งต่อไป

เซลล์ทุติยภูมิ

secondary cell

1.แบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว (Lead Storage Battery)

แบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วจะประกอบด้วยอิเล็กโทรดคือแผ่นตะกั่ว มีกรดซัลฟิวริก
เจือจางเป็นอิเล็กโทรไลต์ เมื่อมีการอัดไฟครั้งแรกแผ่นตะกั่วที่ต่อกับขั้วบวกของแบตเต
อรี (ขั้วแอโนด) จะถูกออกซิไดซ์เป็นเลด (II) ไอออน ดังสมการ

Pb(s) Pb2+ (aq) + 2e-

เมื่อรวมกับออกซิเจนที่เกิดขึ้นจะกลายเป็ นเลด (IV) ออกไซด์

Pb2+ (aq) + O2 (g) PbO2 (s)

ดังนั้นที่ขั้วแอโนด (ขั้วบวก) แผ่นตะกั่วจะถูกเปลี่ยนเป็นเลด (IV) ออกไซด์ขั้วไฟฟ้าจึง
แตกต่างกัน (ขั้วแอโนด-ขั้วบวก:PbO2 และขั้วแคโทด-ขั้วลบ: Pb) ทำให้สามารถเกิด
กระแสไฟฟ้าได้หรือจ่ายไฟได้นั่นเอง
การจ่ายไฟเกิดขึ้น ดังสมการ

ขั้วแอโนด-ขั้วลบ

Pb(s) + SO4 2-(aq) PbSO4 (s) + 2e-

ขั้วแคโทด-ขั้วบวก

PbO2 (s) + SO4 2-(aq) + 4H+ (aq) + 2e- PbSO4 (s) + 2H2O(l)

อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่จากขั้วแอโนดหรือขั้วลบผ่านวงจรภายนอกไปยังขั้วแคโทดหรือขั้ว
บวก จากสมการจะสังเกตได้ว่ามีผลิตภัณฑ์คือ PbSO4 (s) เกิดขึ้นเหมือนกัน ดังนั้นเมื่อ
ใช้แบตเตอรี่ไประยะหนึ่งความต่างศักย์จะลดลง และจะลดลงไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งเป็น
ศูนย์ ทั้งนี้เนื่องจากขั้วไฟฟ้าทั้งคู่เหมือนกัน จึงไม่มีความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าระหว่าง
ขั้วทั้งสอง
ปฏิกิริยาของเชลล์ข้างบนเป็นผันกลับได้ ดังนั้นถ้าต้องการให้เกิดการผันกลับจึงจำเป็น
ต้องมีการอัดไฟฟ้าใหม่ โดยการต่อขั้วบวกของเซลล์กับขั้วบวกของแบตเตอรี่และขั้วลบ
กับขั้วลบของแบตเตอรี่ ปฏิกิริยาข้างบนก็จะเปลี่ยนทิศทางเป็นจากขวาไปซ้าย ในลักษณะ
นี้เลด(II) ซัลเฟตที่ขั้วลบก็จะเปลี่ยนเป็นตะกั่ว ส่วนอีกขั้วหนึ่ง เลด (II) ซัลเฟตจะเปลี่ยน
เป็นเลด (IV) ออกไซด์ ดังสมการ

เซลล์ทุติยภูมิ

secondary cell

1.แบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว (Lead Storage Battery)

ขั้วแอโนด-ขั้วบวก PbO2 (s) + SO4 2-(aq) + 4H + (aq) + 2e-
PbSO4 (s) +2H2O(l) Pb(s) + SO4 2-(aq)
ขั้วแคโทด-ขั้วลบ
PbSO4 (s) +2e-

จากปฏิกิริยาในขณะที่มีการจ่ายไฟฟ้า ความเข้มข้นของกรดจะลดลงเรื่อย ๆ จากปกติที่มี
ความถ่วงจำเพาะ ประมาณ 1.25 ถึง 1.30 แล้วแต่อุณหภูมิในขณะนั้น ๆ ถ้าหากเมื่อใดมี
ความถ่วงจำเพาะต่ำกว่า 1.20 ที่อุณหภูมิของห้องก็ควรจะมีการอัดไฟฟ้าใหม่ได้

เซลล์ทุติยภูมิ

secondary cell

2. เซลล์นิกเกิล-แคดเมียม หรือเซลล์นิแคด (Nickel-
Cadmium Cell)

ที่ขั้วแอโนด

Cd(s) + 2OH- (aq) Cd(OH)2 (s) + 2e-

ที่ขั้วแคโทด

NiO2 (s) + 2H2O(l) + 2e- Ni(OH)2 (s) + 2OH- (aq)

ปฏิกิริยารวม

Cd(s) + NiO2 (s) + 2H2O(l) Cd(OH)2 (s) + Ni(OH)2 (s)

เซลล์ทุติยภูมิ

secondary cell

3. เซลล์ลิเทียมไอออน (Lithium Ion Cell)

เซลล์ลิเทียม อาจให้ศักย์ไฟฟ้าสูงถึง 3 โวลต์ เป็นเซลล์ที่ใช้อิเล็กโทรไลต์เป็นของแข็ง
ได้แก่สารพอลิเมอร์ที่ยอมให้ไอออนผ่านแต่ไม่ยอมให้อิเล็กตรอนผ่าน ขั้วแอโนดคือลิเทียม
ซึ่งเป็นธาตุที่มีค่าศักย์ไฟฟ้ารีดักชันมาตรฐานต่ำที่สุด มีความสามารถในการให้อิเล็กตรอน
ได้ดีที่สุด ส่วนแคโทดใช้สารที่เรียกว่าสารประกอบแทรกชั้น (Insertion Compound)
ได้แก่ TiS 2 หรือ V 6 O 13



ม.5/1

นาย วิริทธิ์พล เลามงคลธนสาร เลขที่ 21
นาย ศรัณย์ สำอางค์ทรง เลขที่23
นาย สิทธา สารเพชร เลขที่ 28