เซลล์ปฐมภูมิและเซลล์ทุติยภูมิ

เซลล์ปฐมภูมิ

&

เซลล์ทุติยภูมิ

นายชณัต หัตถรุ่งเรือง เลขที่ 2
นายธนาธิป คูณตาแสง เลขที่ 4
นายศุภโชค บุตรกุล เลขที่ 6

ม.5/1

เซลล์ไฟฟ้ าเคมี
(Electrochemical cell)

เซลล์ไฟฟ้าเคมี (Electrochemical cell) คือ เครื่องมือหรือ
อุปกรณ์ทางเคมีที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงพลังงานเคมีเป็น
พลังงานไฟฟ้า หรือไฟฟ้าเป็นเคมี

เซลล์ไฟฟ้าเคมีแบ่งออกเป็น 2 ประเภท

1. เซลล์อิเล็กโทรไลต์ (Electrolytic cell)คือ เซลล์ไฟฟ้าเคมีที่เปลี่ยนพลังงาน

ไฟฟ้าเป็นพลังงานเคมีเกิดจาก การผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในเซลล์ แล้วเกิด

ปฏิกิริยาเคมีขึ้น เช่น เซลล์แยกน้ำด้วยไฟฟ้า การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า การใช้

ปฏิกิริยาเคมีทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าหรือการใช้กระแสไฟฟ้าทำให้เกิด

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีเกิดได้ในเซลล์ไฟฟ้าเคมี(Electrochemical cell)

2. เซลล์กัลวานิก (Galvanic cell)คือ เซลล์ไฟฟ้าเคมีที่เปลี่ยนพลังงานเคมีเป็น

พลังงานไฟฟ้า เกิดจากสารเคมีทำปฏิกิริยากันในเซลล์ แล้วเกิดกระแสไฟฟ้า เช่น

ถ่านไฟฉาย เซลล์แอลคาไลน์ เซลล์ปรอท เซลล์เงิน แบตเตอรี่

เซลล์กัลวานิกแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด

1) เซลล์ปฐมภูมิ 2) ทุติยภูมิ

เซลล์ปฐมภูมิ
(primary cell)

ภายในเซลล์เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์
แล้วไม่สามารถเปลี่ยนผลิตภัณฑ์กลับมา
เป็นสารตั้งต้นได้ (ปฏิกิริยาผันกลับ
ไม่ได้)จึงไม่สามารถนำกลับมาใช้ได้อีก




ถ่านไฟฉายหรือเซลล์แห้ง

ถ่านไฟฉายหรือเซลล์แห้ง

ปฏิกิริยาที่เกิด
1. Anode (Oxidation) : Zn → Zn + + 2e -
2. Cathode (Reduction) : 2MnO2 + 2NH 4 ++ 2e -→Mn2O3 + H2O + 2NH3
ปฏิกิริยารวม (Redox) โดย (1) + (2) ทำให้ e- หมดไป
: Zn + 2MnO2 + 2NH4 + → Zn2++ Mn2O3 + H2O + 2NH3

ถ่านไฟฉายให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.5 V เมื่อใช้งานปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นทําให้โลหะ
สังกะสีผุกร่อน มีน้ําและแอมโมเนียเกิดขึ้นทําให้เกิดแรงดันหรือเกิดการรั่วไหลออกมาจน
เครื่องใช้ไฟฟ้าเสียหายได้ ดังนั้นจึงควรตรวจลักษณะถ่านไฟฉายอยู่เสมอและไม่ทิ้งถ่าน
ไฟฉายไว้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าเป็นเวลานาน

เซลล์อัลคาไลน์

เซลล์อัลคาไลน์

เซลล์อัลคาไลน์ มีส่วนประกอบและหลักการเหมือนกับถ่านไฟฉายแต่ใช้ด่าง KOH เป็นอิเล็ก
โทรไลต์แทน NH4Cl

ปฏิกิริยาที่เกิด
1. Anode (Oxidation) Zn + 2OH-→ ZnO + H2O + 2e-
2. Cathode (Reduction) 2MnO2 + H2O + 2e-→ Mn2O3 + 2OH -

ปฏิกิริยารวม (Redox) โดย (1) + (2) ทำให้ e- หมดไป
Zn + 2MnO2 ---> ZnO + Mn2O 3
เซลล์อัลคาไลน์มีศักย์ไฟฟ้าเท่ากับเซลล์แห้งแต่ใช้ได้นานกว่า เพราะน้ำและไฮดรอกไซด์ (OH-)
ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาหมุนเวียนกลับไปเป็นสารตั้งต้นของปฏิกิริยาได้อีก จึงทำให้ศักย์คงที่
ตลอดการใช้งานและใช้ได้นานกว่า

เซลล์ปรอท

เซลล์ปรอท

เซลล์ปรอท มีหลักการเหมือนกับเซลล2์อัลคาไลน์ แต่ใช้เมอร์คิวรี (II) ออกไซด์ (HgO)
แทนแมงกานีส (IV) ออกไซด์ (MnO )
ปฏิกิริยาที่เกิด
1. Anode (Oxidation) Zn + 2OH → ZnO- + H 2O + 2e-
2. Cathode (Reduction) HgO + H2O + + 2e- → Hg + 2OH -

ปฏิกิริยารวม (Redox) โดยทำให้ e- หมดไป
Zn + HgO → ZnO + Hg
เซลล์ปรอทให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.3 Volts ให้กระแสไฟฟ้าต่ำ แต่มีข้อดีที่สามารถให้ศักย์
ไฟฟ้าเกือบคงที่ตลอดอายุการใช้งาน นิยมใช้กันมากในเครื่องฟังเสียงสำหรับคนหูพิการ

เซลล์ทุติยภูมิ
(secondary cell)

นำไปใช้แล้วสามารถทำให้เกิด
ปฏิกิริยาย้อนกลับ(ปฏิกิริยาผัน
กลับได้) โดยการอัดไฟ หรือ
ประจุไฟ จึงนำกลับมาใช้ได้อีก

เซลล์สะสมไฟฟ้ าแบบตะกั่ว

เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วต่อกันเป็นอนุกรม 6 เซลล์ มีศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ประมาณ 12
โวลต์ แต่ละเซลล์ประกอบด้วยแอโนด เป็นตะกั่วอัด พื้นผิวขรุขระเป็นรูพรุน และแคโทดเป็นแผ่น
ตะกั่วเคลือบหุ้มด้วยเลด (IV) ออกไซด์ (PbO2) ขั้วทั้งสอง จุ่มในสารละลายกรดกำมะถัน

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นขณะจ่ายไฟเป็นดังนี้
แแปอคฏิโโกนทิรดดิยา;;รPPวbbม(Os;)2P(+sb)S(+sO)442+-H(P+a(qba)Oq→)2(+sP)Sb+OS4O42H-4(+(a(saq)q)+)+2+e22e-S-O→42-P(baqSO) →4(s2)P+bS2OH
2O(l) 2H 2O(l)
4(s) +

ผลจากการจ่ายไฟจะทำให้ขั้วทั้งสองค่อย ๆ เปลี่ยนเป็น PbSO4 จนกระทั่งปฏิกิริยาเกิดขึ้น

อย่างสมบูรณ์ ขั้วไฟฟ้าทั้งสองขั้วก็จะเป็นสารเดียวกันอีกคือ PbSO4 จึงไม่มีความต่างศักย์จ่าย

ไฟต่อไปอีกไม่ได้อาจเรียกว่าไฟหมด (Discharge)

ปฏิกิริยาย้อนกลับของการจ่ายไฟ (แต่แตกต่างจากปฏิกิริยาในการประจุไฟครั้งที่ 1) ดังสมการ
2e-→ -
แคโทด ; PbSO4 + 2H2O Pb + SO42 ++ SO42 -+ 2e -
แอโนด ; PbSO4 + → PbO2 + 4H

หลังจากการประจุไฟครั้งที่ 2 และครั้งต่อ ๆ ไป จะได้ Pb และ PbO2กลับคืนมาเหมือนที่ได้
จากการประจุไฟครั้งที่ 1 จึงจ่ายไฟได้อีก เมื่อไฟหมดก็ประจุไฟได้ใหม่ กลับไปกลับมา

เซลล์นิกเกิล-แคดเมียม

เซลล์ชนิดนี้ใช้โลหะ Cd เป็นแอโนด ใช้นิกเกิล (II) เช่น NiO(OH) ที่ฉาบอยู่บนโลหะ
นิกเกิลเป็นแคโทด มีสารละลาย KOH เป็น อิเล็กโตรไลต์

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นขณะจ่ายไฟ
Cd(s) + 2OH-(aq) → Cd(OH)2(s) + 2e-
แอโนด : NiO2(s) + 2H2O(l) + 2e- → Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq)
แคโทด :

ปฏิกิริยารวม : Cd(s) + NiO2(s) + 2H 2O(l) → Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s)

สารผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาเป็นของแข็งหุ้มเกาะแน่นอยู่ที่ผิวแต่ละขั้ว ดังนั้น เมื่อใช้ไฟ
ไปนาน ๆ จึงต้องนำไปอัดไฟใหม่ เพื่อให้สารที่เป็นของแข็งเหล่านั้นหลุดออก กลาย
เป็นสารตั้งต้นใหม่ เซลล์ชนิดนี้ไม่เกิดก๊าซจึงไม่เกิด Polarization ดังนั้น ศักย์ไฟฟ้า
ของเซลล์จึงคงที่ คือ มีค่าเท่ากับ 1.30 V น้อยกว่าเซลล์ถ่านไฟฉายเล็กน้อย

เซลล์ลิเทียมไอออน

เซลล์ชนิดนี้ใช้ลิเทียม (Li) เป็นแอโนด โดยธาตุ Li เป็นธาตุที่มีค่า Eo ต่ำสุด
( Eo = -3.04 V) จึงมีความสามารถในการให้อิเล็กตรอนดีที่สุดด้วย สำหรับแคโทดใช้
สารประกอบจำพวก TiS2 หรือ V6O13 เซลล์ลิเทียมอาจให้ศักย์ไฟฟ้าได้มากกว่า 3 โวลต์

เมื่อจ่ายไฟ ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในภายในเซลล์ ดังนี้
แอโนด : LiC6(s) → Li+(aq) + e- + C6(s)
แคโทด : Li+(aq) + CoO2(s) + e -→ LiCoO2(s)

ปฏิกิริยารวม : LiC6(s) + CoO2(s) → C6(s) + LiCoO2(s)

เมื่อประจุไฟ ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในภายในเซลล์ ดังนี้
Li+(aq) + CoO2 (s) e-
แอโนด : LLiiC+(oaqO)2 (s) → C6(s) → LiC6(s) +
แคโทด : + e-+

ปฏิกิริยารวม : C6(s) + LiCoO2(s)) → LiC6(s) + CoO2 (s)

แบตเตอรี่ลิเทียมไอออน ให้ศักย์ไฟฟ้า 3.2-3.8 V นิยมนํามาใช้ในโทรศัพท์มือถือ
คอมพิวเตอร์แบบพกพาเพราะสามารถเก็บประจุได้มากและเร็ว รวมทั้งมีน้ําหนักเบา

เปรียบเทียบความเหมือน
และความแตกต่าง

เซลล์ปฐมภูมิ เซลล์ทุติยภูมิ

ไม่สามารถ เป็นแหล่ง สามารถ
ประจุไฟและไม่ พลังงานไฟฟ้า ประจุไฟและ
สามารถนำ
สามารถนำ กลับมาใช้ได้อีก
กลับมาใช้ได้อีก