การประยุกต์ใช้เซลล์อิเล็กโทรไลต์

          เซลล์อิเล็กโทรไลต์ เป็นเซลล์ที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเคมี  ซึ่งสามารถอาศัยหลักการนี้มาประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ได้  เช่น  การชุบโลหะ  การทำโลหะให้บริสุทธิ์  การถลุงแยกแร่  การแยกสารละลายเกลือด้วยกระแสไฟฟ้า

ภาพประกอบบทเรียนประโยชน์ของเซลล์อิเล็กโทรไลต์
ที่มา https://pixabay.com ,OpenClipart-Vectors

การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า (Electroplating)

         คือ  กระบวนการอิเล็กโทรลิซิสอย่างหนึ่งที่อาศัยพลังงานไฟฟ้าทำให้ไอออนของโลหะชนิดหนึ่ง กลายเป็นโลหะเคลือบ หรือ เกาะบนโลหะอีกชนิดหนึ่ง  ซึ่งโดยหลักการนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ เช่น  การป้องกันการผุกร่อนของโลหะบางชนิด  การทำให้โลหะมีความสวยงามและคงทน   ฯลฯ   

          หลักทั่วไปในการชุบโลหะด้วยไฟฟ้า

1. จัดชิ้นงานที่จะชุบต่อเข้ากับขั้วแคโทด (ขั้วลบ)

2. ต้องการชุบด้วยโลหะใด ให้ใช้โลหะนั้นเป็นแอโนด (ขั้วบวก)

3. สารละลายอิเล็กโทรไลต์ต้องมีไอออนของโลหะที่ใช้เป็นขั้วแอโนด

4. ต้องใช้ไฟฟ้ากระแสตรง และการกำหนดศักย์ไฟฟ้าที่เหมาะสมก็จะทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่สวยงาม

          เช่น  ต้องการชุบสร้อยเงินให้เป็นสร้อยทอง  นำสร้อยเงินต่อเข้ากับขั้วแคโทด  และใช้โลหะทองคำ ต่อเข้ากับขั้วแอโนด  โดยใช้สารละลายที่มีไอออนของทอง เช่น Au⁺ ,Au³⁺ เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์  แล้วต่อเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง ปรับค่าศักย์ไฟฟ้าให้เหมาะสม จะได้สร้อยทองคำที่ทำจาก โลหะเงิน

ตัวอย่างการชุบชิ้นงานทองแดงโดยใช้ไฟฟ้ากระแสตรง

ภาพที่  1  แสดงการชุบชิ้นงานด้วยโลหะเงินโดยใช้ไฟฟ้ากระแสตรง
ที่มา : https://il.mahidol.ac.th/e-media/electrochemistry/web/metal_coating.htm

          จากภาพอธิบายได้ว่า

1. ต่อโลหะเงิน (Ag) เข้ากับขั้วแอโนด หรือขั้วบวก
2. ต่อชิ้นงานที่จะเคลือบเข้ากับขั้วแคโทด หรือขั้วลบของแบตเตอรี่
3. ใช้สารละลาย Ag⁺ เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์  เช่น  AgNO₃(aq)
4. ผ่านไฟฟ้ากระแสตรงที่มีศักย์ไฟฟ้าที่เหมาะสมลงไป

          เมื่อผ่านไฟฟ้ากระแสตรงลงไปในเซลล์ ดังรูป  จะพบว่า  อิเล็กตรอนจากแบตเตอรี่จะเคลื่อนลงไปสู่ขั้วแคโทด ทำให้ขั้วนี้มีปริมาณของอิเล็กตรอนมาก  และ Ag⁺ ซึ่งเป็นไอออนบวกก็จะเคลื่อนที่เข้ามารับอิเล็กตรอน  เกิดปฏิกิริยารีดักชัน  กลายเป็น โลหะเงิน เคลือบอยู่บนชิ้นงาน  ขณะเดียวกันที่ขั้วแอโนดซึ่งมีโลหะเงินต่ออยู่ก็จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันได้  Ag⁺  ลงสู่สารละลายเพื่อชดเชยกับ  Ag⁺  ที่ลดลง ทำให้ความเข้มขันของสารละลายอิเล็กโทรไลต์คงที่  และอิเล็กตรอนที่ขั้วแอโนดไหลเข้าไปที่ขั้วบวก(แคโทด)             ของแบตเตอรี่ ทำให้กระแสไฟฟ้าครบวงจร  ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่ขั้วแอโนด และแคโทด เป็นดังนี้

          ที่ขั้วแอโนด ;  Ag (s)    --- >  Ag⁺  (aq)  +  e^-

          ที่ขั้วแคโทด  ;  Ag⁺ (aq)  +  e^-   --- >   Ag (s)

          การชุบโลหะให้ผิวเรียบและสวยงามนั้นขั้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้

1. สารละลายอิเล็กโทรไลต์ต้องมีความเข้มข้นที่เหมาะสม

2. กระแสไฟฟ้าที่ใช้ต้องปรับค่าความต่างศักย์ให้เหมาะสมกับชนิดและขนาดของชิ้นโลหะที่ต้องชุบ

3. โลหะที่ใช้เป็นแอโนดต้องบริสุทธิ์ และถ้าไม่บริสุทธิ์ต้องใช้สารบางชนิดเติมลงไปเพื่อทำ

ปฏิกิริยา กับสารที่เป็นมลทินไม่ให้มาเกาะบนผิวโลหะที่นำมาชุบ  เช่น    ในทางอุตสาหกรรมจะใส่สารประกอบไซยาไนด์เพื่อให้ทำปฏิกิริยากับโลหะที่เป็นมลทิน โดยจะ เกิดสารประกอบเชิงซ้อน จึงไม่มารบกวนหรือเกาะบนโลหะที่ต้องการชุบ

2. ไม่ควรชุบนานเกินไป ควรชุบเพียง 2 -3  นาทีเท่านั้น 

การทำโลหะให้บริสุทธิ์ด้วยไฟฟ้า  (Electrorefining)

          การทำโลหะให้บริสุทธิ์  เป็นขั้นตอนหนึ่งในกระบวนการถลุงแร่  โดยทั่วไป  โลหะที่ถลุงได้จากแร่มักจะมีมลทินปนอยู่เล็กน้อย  เพื่อทำให้โลหะนี้บริสุทธิ์มากขึ้นจะใช้กรบวนการอิเล็กโทรลิซิส ที่เรียกว่า Electrorefining    ซึ่งมีหลักการดังนี้

1. นำโลหะที่จะทำให้บริสุทธิ์ต่อเข้ากับขั้วแอโนด (ขั้วบวก)
2. ใช้โลหะบริสุทธิ์อีกแท่งหนึ่งต่อเข้ากับขั้วแคโทด (ขั้วลบ)
3. ในสารละลายอิเล็กโตรไลต์ต้องมีไอออนบวกของโลหะที่ต้องการทำให้บริสุทธิ์ประกอบอยู่ด้วย
4. ต่อเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง และจัดให้มีศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ที่เหมาะสม

          ตัวอย่างการทำโลหะทองแดงที่ได้จากการถลุงแร่คาลโคไพไรด์ (CuFeS₂)  ให้บริสุทธิ์ด้วยไฟฟ้า

ภาพที่  2  การทำโลหะทองแดงให้บริสุทธิ์ด้วยวิธีการอิเล็กโทรลิซิส
ที่มา : http://119.46.166.126/self_all/selfaccess12/m6/704/lesson2/index3.php

          การถลุงแร่ทองแดงชื่อว่า  คาลโคไพไรด์ (CuFeS₂) จะได้โลหะทองแดงที่บริสุทธิ์  99 %  เท่านั้น ถ้าต้องการทำให้บริสุทธิ์ขึ้นอีกต้องนำโลหะทองแดงที่ได้นี้ไปผ่านกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส  แยกมลทินในทองแดงออก

          มลทินที่พบในโลหะทองแดงมี  2  ชนิด  คือ

1. โลหะที่ถูกออกซิไดส์ง่าย (พวกนี้มีค่า E⁰  ต่ำ ) เช่น  Zn  ,  Fe

2. โลหะที่ถูกออกซิไดซ์ยาก (พวกนี้มีค่า E⁰  สูง ) เช่น  Pt   , Au  ,  Ag

          การจัดเครื่องมือดังรูป  2  ต่อ  Cu  ที่ไม่บริสุทธิ์เข้ากับขั้วแอโนด  และ  Cu  บริสุทธิ์เข้ากับขั้วแคโทด   จุ่มขั้วทั้งสองในสารละลายอิเล็กโทรไลต์  CuSO₄   ผสมกับ  H₂SO₄  แล้วต่อให้ครบวงจรกับ     แบตเตอรี่ ผ่านไฟฟ้ากระแสตรงที่มีศักย์พอเหมาะลงไป  จะพบว่าเกิดปฏิกิริยาขั้นที่ขั้วแอโนด  และแคโทดดังนี้

          ขั้วแคโทด ;   Cu²⁺ (aq)  +  2e^-    --- >    Cu (s)

          ขั้วแอโนด ;    เป็นขั้วที่ต่อกับ  Cu  ไม่บริสุทธิ์ จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันขึ้น  โดยโลหะ  Cu  และพวกที่เป็นมลทิน  เช่น  Zn  ,  Fe  (มีค่า  E⁰  ต่ำ )  จะให้อิเล็กตรอนและเกิดเป็นไอออนบวก คือ  Cu²⁺  ,  Zn²⁺  ,  และ Fe²⁺    ส่วนพวกมลทินที่มี  E⁰  สูง  เช่น  Ag  ,  Pt  ,  Au   จะให้อิเล็กตรอนยาก  จะตกเป็นตะกอนลงที่แอโนด  เรียกตะกอนของโลหะพวกนี้ว่า  Anode  mud 

                    Cu (s)  --- >    Cu²⁺ (aq)  +  2e^-

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

                    Fe (s)  --- >     Fe²⁺ (aq)  +  2e^-

          ไอออนบวกของโลหะที่เกิดจากแอโนดในสารละลาย  คือ  Zn²⁺ (E⁰  =  -0.76 V)  ,  Fe²⁺ (E⁰  =  -0.41 V) ซึ่งมีค่า  E⁰  ต่ำกว่า  Cu²⁺  (E⁰  =  +0.34 V)  ดังนั้นจึงพบว่า  Cu²⁺  จะเข้าไปรับอิเล็กตรอนและเกิดปฏิกิริยารีดักชันเป็นโลหะ  Cu  ที่แคโทดได้ดีกว่า  Zn²⁺  ,  และ  Fe²⁺  ซึ่งรับอิเล็กตรอนยากกว่าและมีโอกาสเกิดเป็นโลหะที่แคโทดได้น้อย  จึงทำให้โลหะทองแดงที่แยกได้ที่ขั้วแคโทด  มีความบริสุทธิ์  99.95 % 

          H₂SO₄  ที่เติมลงไปจะมีหน้าที่ไปกัดกร่อนให้  Cu  ,  Zn  และ  Fe  เสียอิเล็กตรอนเกิดเป็นไอออนเร็วและง่ายขึ้น

แหล่งที่มา

แฟรงค์ เดวิด วี. (2547). ชุดสำรวจโลกวิทยาศาสตร์องค์ประกอบพื้นฐานทางเคมี. กรุงเทพฯ: เพียร์สัน เอ็ดดูเคชัน อินโดไชน่า.

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.). (2551).หนังสือเรียนเคมีพื้นฐานและเพิ่มเติม
ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4-6 เล่ม 4 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ. 2551. กรุงเทพฯ : คุรุสภาลาดพร้าว.

ศรีลักษณ์ พลวัฒนะ, และคณะ.(2551). หนังสือเรียนเสริมฯ เคมีไฟฟ้า ม.4-6 ช.4 สำนักพิมพ์ แม็ค บจก. สนพ.

ประโยชน์ของเซลล์กัลวานิก

       เซลล์กัลวานิกในเชิงพาณิชย์ คือ  เซลล์กัลวานิกที่ผลิตขึ้นมาเพื่อทำการค้าขายในเชิงพาณิชย์  จำแนกออกเป็น  2  ประเภทดังนี้

1. เซลล์ปฐมภูมิ (Primary  cell)

               คือ   เซลล์ไฟฟ้าที่เมื่อสร้างเสร็จแล้วนำไปใช้เพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าออกได้ทันที  เมื่อใช้ไปแล้วส่วนประกอบบางส่วนจะหมดเปลืองไปโดยไม่กลับคงคืนเป็นสภาพเดิมได้อีก  หรือไม่สามารถนำกลับไปอัดไฟและนำกลับมาใช้ได้อีก  เช่น  เซลล์ดาเนียล  เซลล์แห้ง  เป็นต้น

2. เซลล์ทุติยภูมิ  (Secondary  cell  หรือ  Reversible cell)

               คือ  เซลล์ไฟฟ้าที่เมื่อสร้างเสร็จแล้วต้องนำไปอัดไฟก่อนแล้วจึงจะนำไปใช้เพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าออกได้  เมื่อใช้ไปแล้วส่วนประกอบบางส่วนจะหมดเปลือง  และแปรสภาพไป  แต่ทำให้กลับสู่สภาพเดิมได้โดยนำนำเซลล์ไฟฟ้าอัดไฟใหม่  เช่น  เซลล์สะสม    ไฟฟ้าแบบตะกั่ว  เซลล์นิกเกิล - แคดเมียม  เป็นต้น

ภาพประกอบบทเรียนประโยชน์ของเซลล์กัลป์วานิก
ที่มา https://pixabay.com ,OpenClipart-Vectors

เซลล์แห้ง  (Dry cell)

                 คือ  เซลล์กัลวานิกซึ่งประกอบด้วยสารที่ไม่ไหลหกออกนอกเซลล์ได้  สารเหล่านี้จะอยู่ในรูปของของแข็ง  หรือกึ่งของเหลวที่ไม่สามารถไหลได้อย่างรวดเร็ว  เซลล์แห้งสามารถอยู่ในรูปกรด  หรือเบส ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของสารอิเล็กโทรไลต์ แบ่งออกเป็น  2  ประเภท คือ

1. เซลล์แห้งชนิดกรด (Acidic dry cells) คือ  เซลล์แห้งที่ใช้สารอิเล็กโทรไลต์ที่มีสมบัติเป็นกรด  เช่น  ถ่านไฟฉาย
2. เซลล์แห้งชนิดเบส  (Alkaline  dry cells) คือ  เซลล์แห้งที่ใช้สารอิเล็กโทรไลต์ที่มีสมบัติเป็นเบส  เช่น  เซลล์แอลคาไลน์  เซลล์ปรอท  เซลล์เงิน

ตัวอย่างของเซลล์แห้ง

          ก.  ถ่านไฟฉาย เป็นเซลล์ปฐมภูมิชนิดเซลล์แห้ง ชนิดกรด  นิยมใช้เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าในวิทยุ  ของเล่นเด็ก  และหลอดไฟ flash  สำหรับถ่ายรูป  อาจจะเรียกชื่อหนึ่งว่า  เซลล์เลอคังเช ( Leclanche  cell)  ผู้ประดิษฐ์เซลล์ชนิดนี้คือ  Georges  Leclanche  นักวิศวกรชาวฝรั่งเศส  ประดิษฐ์ขึ้นในปี  ค.ศ. 1866 

          ถ่านไฟฉายมีศักย์ไฟฟ้าของเซลล์เริ่มต้น  ประมาณ  1.5  โวลต์ แต่ถ้าใช้ไปนาน ๆ ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์จะตกเหลือประมาณ  0.8  โวลต์  ขณะที่เกิดปฏิกิริยาจะเกิดสารผลิตภัณฑ์สะสมอยู่ภายในเซลล์  และถ้าเซลล์นี้ถูกทิ้งไม่ใช้เป็นวัน ๆ ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์จะกลับเพิ่มขึ้นเป็น  1.3  โวลต์ ขณะนั้นสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดจะกระจัดกระจายอยู่ทั่วไปในอิเล็กโทรไลต์นั้น    

          ส่วนประกอบของถ่านไฟฉาย

          ถ่านไฟฉาย  1  เซลล์  ประกอบด้วย  2  ขั้ว คือ  ภาชนะที่ทำด้วยสังกะสีเป็นขั้วแอโนด  และใช้แกรไฟต์ (คาร์บอน) เป็นขั้วแคโทด  เป็นแท่งอยู่ตรงกลาง  และของผสมที่ชื้นของแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH₄Cl)  แมงกานีส (IV) ออกไซด์  ซิงค์คลอไรด์  และสารเฉื่อยที่เป็นฉนวน  ได้แก่  สารที่เป็นเศษขี้เลื่อย  ของผสมนี้ถูกแยกออกจากกันด้วยกระดาษแผ่นรูพรุนแยกจากสังกะสีแอโนด    เมื่อเซลล์ขับกระแสไฟฟ้าออกมาจะพบว่าที่แอโนด สังกะสีถูกออกซิไดส์เกิดสังกะสีไอออนและอิเล็กตรอน  และที่แคโทด  แมงกานีส (IV) ออกไซด์  เกิดปฏิกิริยารีดักชัน  โดยแมงกานีสเปลี่ยนเลขออกซิเดชันจาก  +4  ใน  MnO₂  เป็น  +3  ใน   Mn₂O₃  ปฏิกิริยาที่เกิดในถ่านไฟฉายเป็นดังนี้

          แอโนด(ขั้วลบ) หรือขั้ว  Zn   ;    Zn (s)   -- > Zn²⁺ (aq)  +  2e^-                       E⁰  =  +0.763   V

          แคโทด (ขั้วบวก) หรือขั้วแกร์ไฟต์  ;

MnO₂ (s)  + 2NH₄⁺ (aq)  + 2e^-   -- >  Mn₂O₃ (s) + 2NH₃ (g) + H₂O (l)    E⁰ = +0.50 V

          ปฏิกิริยาสุทธิของเซลล์  ;

 Zn(s) + MnO₂ (s)  + 2NH₄⁺ (aq) -- > Zn²⁺ (aq)  + Mn₂O₃ (s) + 2NH₃ (g) + H₂O (l) ;  =  1.26 V

          ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ที่คำนวณได้ ทำที่ภาวะมาตรฐาน (25⁰ C  1  atm)  แต่ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ในถ่านไฟฉายกลับเป็น  1.5  ค่าทั้งสองนี้ต่างกันเล็กน้อย เพราะถ่านไฟฉายประกอบด้วยสารที่มีความเข้มข้นสูงกว่าความเข้มข้นที่ภาวะมาตรฐาน

          ก๊าซแอมโมเนียที่เกิดขึ้นที่ขั้วแคโทด ทำปฏิกิริยากับสังกะสีไอออน  เกิดสารเชิงซ้อน [ Zn(NH₃)₄]²⁺  ดังนี้                            Zn²⁺ (aq)  +  4NH₃ (g)  -- >   [ Zn(NH₃)₄]²⁺(aq)

          ปฏิกิริยานี้ช่วยลดความเข้มข้นของสังกะสีไอออน  ทำให้ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์เกือบคงที่  และช่วยป้องกันไม่ให้โมเลกุลของก๊าซแอมโมเนีย  ซึ่งเป็นฉนวนรวมตัวกันเป็นชั้นบาง ๆ ไปเกาะที่ผิวขั้วแคโทด  เรียกว่า เกิด  Polarization  ซึ่งจะทำให้กระแสไฟฟ้าหยุดไหลหรือลดลงได้ 

          ถ่านไฟฉายเป็นเซลล์ปฐมภูมิที่มีอายุการใช้งานสั้นเมื่อเทียบกับราคาแล้วจะแพงกว่า  และเกิด     พลังงานต่อหนึ่งหน่วยมวลต่ำ  (0.0666  kwh/kg)  สังกะสีที่ใช้ทำภาชนะ ผุกร่อนง่าย  ไม่เหมาะสมที่จะใช้เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าในเครื่องมือ  และอุปกรณ์ต่าง ๆ เพราะการผุกร่อนง่ายของสังกะสีทำให้เซลล์รั่วแตกออก  เกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์ต่าง ๆ ได้

          ข.  เซลล์อัคคาไลน์  (Alkaline  dry cells) เป็นเซลล์ปฐมภูมิ มีหลักการเดียวกันกับถ่านไฟฉาย  แต่สารละลายอิเล็กโตรไลต์จะใช้ สารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ ภาชนะที่ทำด้วยสังกะสีจึงไม่ผุกร่อนได้ง่ายใน OH^-  ขั้วแอโนดถูกล้อมรอบด้วยสารผสมระหว่างสังกะสีกับโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์มีลักษณะเป็นกาว (Paste)  ส่วนที่ขั้วแคโทดมีสารละลายผสมระหว่างแมงกานีส (IV)  ออกไซด์กับแกรไฟต์ล้อมรอบ เซลล์ ชนิดนี้มีศักย์ไฟฟ้าของเซลล์เท่ากับ  1.54  โวลต์  เกือบคงที่  และมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าถ่านไฟฉาย เมื่อเทียบราคาแล้วถูกกว่า ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในเซลล์เป็นดังนี้

          ที่แอโนด  ;  Zn(s)  +  2OH^- (aq)   -- >  ZnO (s)  +  H₂O (l)  +  2e^- 

          ที่แคโทด  ;  2MnO₂ (s) + H₂O (l)  +  2e^-   -- >   Mn₂O₃ (s)  +  2OH^- (aq)

          ปฏิกิริยาสุทธิของเซลล์ คือ          Zn(s) + 2MnO₂ (s)   -- >  Zn(OH)₂ (s)  +  Mn₂O₃ (s)

          1.2.  เซลล์ทุติยภูมิ (Secondary cell หรือ  Reversible cell)

            เป็นเซลล์กัลวานิก ที่สารตั้งต้นที่ถูกใช้ไปแล้วสามารถทำให้กลับคืนมาใหม่ได้  โดยการผ่านไฟฟ้ากระแสตรงลงไปในเซลล์ในปริมาณที่พอเหมาะ  เรียกกระบวนการนี้ว่า  อัดไฟ  (Charging หรือ Recharging)   ก่อนจะนำเซลล์ไปใช้ต้องนำไปอัดไฟเสียก่อน  แล้วจึงนำไปใช้เพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าออกได้ เมื่อใช้ไปนาน ๆ  สารตั้งต้นจะถูกใช้หมดไป  จึงต้องนำไปอัดไฟใหม่เพื่อให้สารผลิตภัณฑ์กลับมาเป็นสารตั้งต้นใหม่อีกครั้ง  แล้วสามารถนำไปใช้จ่ายกระแสไฟฟ้าต่อได้  เช่น  เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว  เซลล์นิกเกิล-แคดเมียม

          ก.  เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว (Lead  storage battery) เป็นเซลล์กัลวานิกชนิดเซลล์ทุติยภูมิ  ที่สามารถอัดไฟนำกลับมาใช้ใหม่ได้ และเนื่องจากตะกั่วเป็นธาตุที่มีความหนาแน่นสูง  จึงเป็นผลทำให้เซลล์ชนิดนี้ให้พลังงานต่อหนึ่งหน่วยมวลต่ำ  (0.022 Kwh/kg)  เมื่อนำเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วต่อกันเป็นอนุกรม  6  เซลล์  มีศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ประมาณ  12  โวลต์  แต่ละเซลล์ประกอบด้วยแอโนด เป็นตะกั่วอัด  พื้นผิวขรุขระเป็นรูพรุน   และแคโทดเป็นแผ่นตะกั่วเคลือบหุ้มด้วยเลด (IV) ออกไซด์ (PbO₂)  ขั้วทั้งสอง จุ่มในสารละลายกรดกำมะถันเข้มข้น  40%  โดยมวล  (ประมาณ  5.3  mol/dm³ )  มีความถ่วงจำเพาะ  1.3  และถ้าความถ่วงจำเพาะต่ำกว่า  1.1  จะต้องนำไปอัดไฟใหม่

          ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจากการจ่ายไฟของเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว เป็นดังนี้

          ที่ขั้วแอโนด  ;  Pb (s)  +  SO₄^2- (aq)  -- >   PbSO₄ (s)  +  2e^-, E⁰ = +0.356  V

          ที่ขั้วแคโทด  ;

          PbO₂ (s) + 4H⁺ (aq)  + SO₄^2- (aq) + 2e^-  -- >  PbSO₄ (s) + 2H₂O (l)  , E⁰  = +1.685 V

          ปฏิกิริยาสุทธิเป็นดังนี้

         Pb (s)  + PbO₂ (s) + 4H⁺ (aq)  + 2SO₄^2- (aq) -- >   2PbSO₄ (s) + 2H₂O (l) ,  = +2.041 V

          ขณะที่เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้นในวงจรของเซลล์จะเกิดตะกอน  PbSO₄  ตกลงที่ก้นภาชนะ  ความเข้มข้นของกรดกำมะถันลดลง  และลดลงถึงจุดหนึ่งต้องนำไปอัดไฟใหม่

แหล่งที่มา

แฟรงค์ เดวิด วี. (2547). ชุดสำรวจโลกวิทยาศาสตร์องค์ประกอบพื้นฐานทางเคมี. กรุงเทพฯ:

เพียร์สัน เอ็ดดูเคชัน อินโดไชน่า.

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.). (2551).หนังสือเรียนเคมีพื้นฐานและเพิ่มเติม ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4-6 เล่ม 4 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ. 2551. กรุงเทพฯ : คุรุสภาลาดพร้าว.

ศรีลักษณ์ พลวัฒนะ, และคณะ.(2551). หนังสือเรียนเสริมฯ เคมีไฟฟ้า ม.4-6 ช.4 สำนักพิมพ์แม็ค บจก. สนพ.