เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับเซลล์เคมีไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน

จากความรู้เรื่องไฟฟ้าเคมีทั้งที่เป็นเซลล์กัลวานิกและเซลล์อิเล็กโทรไลด์ สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวันและอุตสาหกรรมได้

ยกตัวอย่างเช่น

1. แบตเตอรี่อิเล็กโทรไลด์แบบแข็ง

เช่น

พอลิเมอร์ เรียกว่า พอลิเมอร์อิเล็กโทรไลด์ มีสมบัติยอมให้ไอออนผ่านได้ดี

ตัวอย่างแบตเตอรี่ ได้แก่

แบตเตอรี่ที่ใช้โลหะลิเทียม (Li) เป็นขั้วแอโนด (Anode) และไทเทเนียมไดซัลไฟต์ (TiS₂) เป็นขั้วแคโทด (Cathode) โดยมีพอลิเมอร์อิเล็กโทรไลด์เป็นอิเล็กโทรไลด์แข็ง

ดังรูป

โลหะลิเทียมให้อิเล็กตรอนแล้วกลายไปเป็น Li⁺ ผ่านอิเล็กโทรไลต์แข็งไปยังแคโทด (Cathode) ซึ่งมี TiS₂ ทำหน้าที่รับอิเล็กตรอนเกิดเป็น TiS₂^-  และมีอิเล็กโทรไลต์แข็งเป็นฉนวนต่ออิเล็กตรอน จึงทำให้เซลล์ไฟฟ้านี้สามารถใช้งานได้โดยไม่เกิดการลัดวงจร

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นดังนี้

แอโนด (Anode) :

Li(s)  Li⁺(ในอิเล็กโทรไลด์แข็ง) + e^-

แคโทด (Cathode) :

TiS₂(s) + e^-  TiS₂^-(s)

ปฏิกิริยารวม :

Li(s) + TiS₂(s)  Li⁺(ในอิเล็กโทรไลด์แข็ง) + TiS₂^-(s)

เซลล์ชนิดนี้มีศักย์ไฟฟ้าประมาณ 3 โวลต์  และเป็นเซลล์ทุติยภูมิ ปัจจุบันมีการนำแบตเตอรี่ชนิดนี้ไปใช้กับรถยนต์ ซึ่งมี

ข้อดี คือ ไม่ต้องเติมน้ำกลั่น แต่ราคายังแพง เมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว

2. แบตเตอรี่อากาศ

เช่น

สังกะสี หรืออะลูมิเนียมเป็นตัวรีดิวซ์ (Reduce) และอาจใช้สารละลาย NaOH เข้มข้นเป็นอิเล็กโทรไลต์

สำหรับแบตเตอรี่อะลูมิเนียมอากาศ จะใช้โลหะอะลูมิเนียมเป็นแอโนด จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน (Oxidation) ได้ Al³⁺ แต่ในสารละลายมีความเข้มข้นของ OH^- มาก จึงเกิดไอออนเชิงซ้อน [Al(OH)₄]^- ส่วนที่แคโทดซึ่งใช้แทนคาร์บอนเป็นขั้วไฟฟ้า แก๊สออกซิเจนและน้ำเกิดปฏิกิริยารีดักชัน (Reduction) ได้ OH^- 

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายในเซลล์เป็นดังนี้

แอโนด (Anode) :

4 {Al(s) + 4OH^-  [Al(OH)₄]^-(aq) + 3e-}

แคโทด (Cathode) :

3 {O₂(g) +2H₂O(l) + 4e^-    4OH^-(aq)}

ปฏิกิริยารวม :

4Al(s) + 3O₂(g) + 6H₂O(l) + 4OH^-(aq)  4[Al(OH)₄]^-(aq)

ในขณะใช้งาน [Al(OH)₄]^- ที่เกิดขึ้นจะเปลี่ยนเป็น Al(OH)₃ เคลือบโลหะอะลูมิเนียม

ดังนั้น หลังจากใช้งานในรถยนต๋ได้ระยะทางประมาณ 200 กิโลเมตร จึงต้องมีการกำจัด Al(OH)₃ เพราะ Al(OH)₃ เป็นฉนวนไฟฟ้า

3. การทำอิเล็กโทรไดอะลิซิสน้ำทะเล

ดังรูป

เมื่อน้ำทะเลเข้าไปทางช่อง A B และ C ไอออนบวกในน้ำทะเล เช่น Na⁺ Mg²⁺ ที่ผ่านเข้าทางช่อง B จะเคลื่อนที่ผ่านเยื่อแลกเปลี่ยนไอออนบวกไปยังขั้วลบที่อยู่ทางช่อง A ส่วนไอออนลบ เช่น Cl^- SO₄^2- จะเคลื่อนที่ผ่านเยื่อแลกเปลี่ยนไอออนลบไปยังขั้วบวกที่อยู่ทางช่อง C ดังนั้นน้ำที่ไหลออกทางช่อง B จึงมีไอออนน้อยลง และถ้าไม่มี Na⁺ น้ำที่ผ่านออกทางช่อง B จึงเป็นน้ำจืด

จากที่ได้กล่าวมาจะเห็นได้ว่า หลักการทางไฟฟ้าเคมี จะช่วยให้เราสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าในชีวิตประชีวิตวันได้ และยังช่วยอำนวยความสะดวกมากยิ่งขึ้น