เซลล์เคมีไฟฟ้า แบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ คือ
- เซลล์กัลวานิก (galvanic cell) หรือเซลล์โวลตาอิก (voltaic cell) เป็นเซลล์เคมีไฟฟ้าที่อาศัยปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า
- เซลล์อิเล็กโทรไลต์ (electrolytic cell) เป็นเซลล์เคมีไฟฟ้าที่อาศัยกระแสไฟฟ้าภายนอกในการกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์
เซลล์กัลวานิก
เซลล์กัลวานิก เป็นเซลล์เคมีไฟฟ้าที่อาศัยปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า เซลล์กัลวานิกประกอบด้วยส่วนประกอบที่สำคัญ ดังนี้
- ขั้วไฟฟ้า (electrode) เป็นวัสดุที่นำไฟฟ้า โดยขั้วไฟฟ้า 2 ชนิด คือ ขั้วแอโนด (anode) และขั้วแคโทด (cathode)
- ขั้วแอโนด คือ ขั้วที่เกิดการออกซิเดชัน
- ขั้วแคโทด คือ ขั้วที่เกิดการรีดักชัน
- สารละลายอิเล็กโทรไลต์ (electrolyte) เป็นสารละลายที่นำไฟฟ้าได้ ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการนำอิเล็กตรอนระหว่างขั้วไฟฟ้า
- สะพานเกลือ (salt bridge) เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่มีลักษณะเป็นเจล ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการแลกเปลี่ยนไอออนระหว่างสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ขั้วไฟฟ้าทั้งสอง
การทำงานของเซลล์กัลวานิก เริ่มต้นจากปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดขึ้นที่ขั้วไฟฟ้าแต่ละขั้ว โดยที่ขั้วแอโนดเกิดการออกซิเดชัน ส่งผลให้อิเล็กตรอนไหลจากขั้วแอโนดไปยังขั้วแคโทด อิเล็กตรอนที่ไหลผ่านสะพานเกลือจะกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยารีดักชันที่ขั้วแคโทด ส่งผลให้เซลล์กัลวานิกสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้
ตัวอย่างเซลล์กัลวานิก
- ถ่านไฟฉาย เป็นเซลล์กัลวานิกชนิดหนึ่ง ประกอบด้วยขั้วแอโนดเป็นสังกะสี และขั้วแคโทดเป็นคาร์บอน สารละลายอิเล็กโทรไลต์เป็นกรดซัลฟิวริก สะพานเกลือเป็นเจลของเจลาติน
- แบตเตอรี่รถยนต์ เป็นเซลล์กัลวานิกชนิดหนึ่ง ประกอบด้วยขั้วแอโนดเป็นแผ่นตะกั่ว และขั้วแคโทดเป็นแผ่นตะกั่วไดออกไซด์ สารละลายอิเล็กโทรไลต์เป็นกรดซัลฟิวริก สะพานเกลือเป็นเจลของเจลาติน
เซลล์อิเล็กโทรไลต์
เซลล์อิเล็กโทรไลต์ เป็นเซลล์เคมีไฟฟ้าที่อาศัยกระแสไฟฟ้าภายนอกในการกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ เซลล์อิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยส่วนประกอบที่สำคัญ ดังนี้
- ขั้วไฟฟ้า (electrode) เป็นวัสดุที่นำไฟฟ้า โดยขั้วไฟฟ้า 2 ชนิด คือ ขั้วแอโนด (anode) และขั้วแคโทด (cathode)
- สารละลายอิเล็กโทรไลต์ (electrolyte) เป็นสารละลายที่นำไฟฟ้าได้ ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการนำอิเล็กตรอนระหว่างขั้วไฟฟ้า
- แหล่งจ่ายไฟ (power source) เป็นแหล่งจ่ายไฟภายนอกที่ทำหน้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับเซลล์อิเล็กโทรไลต์
การทำงานของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ เริ่มต้นจากกระแสไฟฟ้าภายนอกที่ไหลผ่านขั้วแอโนดไปยังขั้วแคโทด กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขั้วแอโนดจะกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยารีดอกชัน และกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขั้วแคโทดจะกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยารีดักชัน ส่งผลให้เซลล์อิเล็กโทรไลต์เกิดการแยกสลายสารประกอบ
ตัวอย่างเซลล์อิเล็กโทรไลต์
- เซลล์ชุบโครเมียม เป็นเซลล์อิเล็กโทรไลต์ชนิดหนึ่ง ใช้ในการชุบโครเมียมบนพื้นผิวโลหะต่างๆ โดยขั้วแอโนดเป็นแผ่นโครเมียม และขั้วแคโทดเป็นชิ้นงานโลหะที่ต้องการชุบ
- เซลล์ผลิตคลอรีน เป็นเซลล์อิเล็กโทรไลต์ชนิดหนึ่ง ใช้ในการผลิตคลอรีนจากน้ำเกลือ โดยขั้วแอโนดเป็นแผ่นโลหะ และขั้วแคโทดเป็นแผ่นคาร์บอน
สรุป
เซลล์กัลวานิกและเซลล์อิเล็กโทรไลต์ เป็นเซลล์เคมีไฟฟ้าที่อาศัยปฏิกิริยารีดอกซ์ในการสร้างกระแสไฟฟ้า เซลล์กัลวานิกเป็นเซลล์เคมีไฟฟ้าที่อาศัยปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า ส่วนเซลล์อิเล็กโทรไลต์เป็นเซลล์เคมีไฟฟ้าที่อาศัยกระแส