เซลล์ทุติยภูมิ

เซลล์ทุติยภูมิ
เนื่องจากเซลล์ปฐมภูมิมีข้อจำกัดคือ เมื่อจ่ายไฟหมดแล้วไม่สามารถนำมาอัดไฟใหม่ได้อีก จึงมีผู้คิดสร้างเซลล์ไฟฟ้าชนิดที่เมื่อจ่ายไฟหมดแล้วสามารถนำกลับมาอัดไฟใช้ใหม่ได้ ซึ่งเรียกว่า เซลล์ทุติยภูมิ ตัวอย่างเซลล์ทุติยภูมิที่พบอยู่เสมอ เช่น เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วและเซลล์นิเกิล-แคดเมียม
เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว เป็นเซลล์ทุติยภูมิที่ใช้กันมาก เช่น เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าในรถยนต์ที่เรียกว่า แบตเตอรี่ การสร้างเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วทำได้โดยจุ่มแผ่นตะกั่วสองแผ่นลงในสารละลายกรด H₂SO₄ แล้วต่อเข้ากับแบตเตอรี่ อิเล็กตรอนจากขั้วลบของแบตเตอรี่จะเคลื่อนที่ไปยังขั้ว B ไฮโดรเจนไอออนในสารละลายจะรับอิเล็กตรอนได้เป็นก๊าซไฮโดรเจนเกิดขึ้นที่ขั้วนั้น โดยแผ่นตะกั่วที่เป็นขั้ว B ไม่มีการเปลี่ยนแปลง ส่วนที่ขั้ว A ซึ่งต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่ แผ่นตะกั่วส่วนที่จุ่มอยู่ในสารละลายจะถูกออกซิไดซ์เป็น PbO₂ ซึ่งมีสีน้ำตาลเข้มเกาะอยู่บนแผ่นตะกั่ว การทำเช่นนี้เรียกว่า การอัดไฟครั้งแรกของเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว

การต่อเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว

เมื่อนำเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วซึ่งอัดไฟแล้วไปต่อกับหลอดไฟตามรูป ก. อีกครั้งหนึ่ง จะเห็นว่าหลอดไฟสว่าง เราเรียกว่าเป็นการจ่ายไฟ ซึ่งจะเกิดการเปลี่ยนแปลงดังนี้

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

ที่ขั้ว B Pb(s) + SO₄^2-(aq) PbSO₄(s) + 2e^-

ขณะที่เซลล์จ่ายกระแสไฟฟ้า ที่ขั้ว A และขั้ว B จะมี PbSO₄ เกิดเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนในที่สุดทั้งสองขั้วมีแต่ PbSO₄ เหมือนกัน แบตเตอรี่จะไม่สามารถจ่ายไฟต่อไปได้อีก เมื่อนำไปอัดไฟอีกครั้ง ที่ขั้ว A และขั้ว B จะเกิดการเปลี่ยนแปลงในทิศทางตรงข้ามกับการจ่ายไฟดังนี้

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

ที่ขั้ว B PbSO₄(s) + 2e^- Pb(s) + SO₄^2-(aq)

เซลล์ชนิดนี้มีศักย์ไฟฟ้าประมาณ 2 โวลต์ เมื่อนำหลายๆ เซลล์มาต่อกันแบบอนุกรม ก็จะได้แบตเตอรี่ซึ่งมีศักย์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น เช่น แบตเตอรี่รถยนต์ ซึ่งมีจำนวนเซลล์ต่ออนุกรมกัน 6 เซลล์ จะมีศักย์ไฟฟ้าเท่ากับ 12 โวลต์

เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วเมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าหมดแล้ว สามารถนำไปอัดไฟได้อีก หลายคนอาจคิดว่าแบตเตอรี่ที่ใช้กับรถยนต์ควรใช้ได้ตลอดไป แต่ความเป็นจริงแบตเตอรี่จะมีอายุการใช้งานระยะหนึ่งเท่านั้น ทั้งนี้เนื่องจาก PbSO₄ ที่เกิดขึ้นขณะจ่ายไฟอาจหลุดออกมา แผ่นตะกั่วตกอยู่ที่ก้นภาชนะ ทำให้แผ่นตะกั่วสึกกร่อนไปเรื่อยๆ และแบตเตอรี่จะเสื่อมสภาพในที่สุด