เอกสารการประชุมวิชาการและนำเสนอผลงานวิจัย ครั้งที่ 21 / 2554 (Oral) - page 492

2
บทนํา
แบตเตอรี่ เป็ นเซลล์กัลวานิ ก ที่เปลี่ยนพลังงานเคมีเป็ นพลังงานไฟฟ้ า มีทั้ งชนิดที่เป็ นเซลล์ปฐมภูมิ (primary cell)
และเซลล์ทุติ ยภูมิ (secondary cell) ประกอบด้วยเซลล์ ไฟฟ้ า 2 ขั้ว คื อ ขั้วไฟฟ้ าลบ (anode) ทําหน้าที่ ให้อิ เล็กตรอน และ
ขั้วไฟฟ้ าบวก (cathode) ทําหน้าที่รั บอิเล็กตรอน แบตเตอรี่ ที่ใช้ในครั้ งเดียวแล้วทิ้ ง ไม่สามารถอัดประจุไฟฟ้ าใหม่ได้
(non-rechargeable) เรี ยกว่ า เซลล์ปฐมภูมิ (primary cell) และแบตเตอรี่ ที่สามารถอัดประจุไฟฟ้ าใหม่ได้ (rechargeable)
เรี ยกว่า เซลล์ทุติยภู มิ (secondary cell) (Scherson, A. Daniel and Palencsár, Attila. 2006 : 17) ดังนั้ น ในการพัฒนาและ
ปรับปรุ งขั้ วไฟฟ้ าชนิ ดใหม่ของแบตเตอรี่ จะต้องคํ านึงถึ งเคมีไฟฟ้ าของตั วเก็บประจุไฟฟ้ า เช่น พื้ นผิว ของวัสดุ นาโน
วัสดุศาสตร์ เพื่อใช้เพิ่ มประสิทธิ ภาพการเก็บพลังงานไฟฟ้ า โครงสร้างนาโนที่ เกิดขึ้ นมี ข้อดีมากกว่าวัสดุ เช่ น ผลของ
โครงสร้าง รู ปร่ าง และขนาดที่ใช้ ประดิษฐ์เป็ นขั้ วไฟฟ้ า ทําให้ นํ้ าหนั กเบา ส่งผลต่ อสมบัติทางไฟฟ้ าขั้ วไฟฟ้ า เพราะจะ
ทําให้การรั บและการให้อิ เล็กตรอนเกิ ดขึ้ นได้มาก ในปั จจุบันโครงสร้างนาโนชนิ ดใหม่ เช่ น nanowires, nanotubes,
nanourchins, nanoflake, nanobelts, nanopaticle, nanoribbon และ porous nanospheres ฯลฯ (Chen and Cheng, 2008 : 713)
สําหรั บกระบวนการสั งเคราะห์สารประกอบเพื่อให้อยู่ในระดับนาโนเมตร มี หลายวิ ธี เช่ น sol-gel process,
solvothermal synthesis, precipitation process, combustion process, solid-state reaction และ hydrothermal synthesis
เป็ นต้น ในที่ นี้ ผู้ทําการวิจัยได้เลือกใช้วิธีสังเคราะห์สารด้วยไฮโดรเทอร์มัล เนื่ องจากมีข้อดีหมายประการ เช่ น ใช้นํ้ าเป็ นตัว
ทําละลาย สามารถทําได้เสร็ จในขั้ นตอนเดี ยว ไม่ทําลายพันธะอย่างอ่อน (weak interaction) เช่ น พันธะไฮโดรเจน
(H-bonding) และที่สําคั ญให้เปอร์ เซ็ นต์ของผลิ ตภัณฑ์ที่ สูง ดังนั้นจากเหตุ ผลดังกล่าวข้างต้นผู้วิจั ย จึงได้สังเคราะห์
สารประกอบซิงค์วาเนเดียมออกไซด์ที่อยู ่ ในระดับนาโนด้วยวิธีไฮโดรเทอร์ มัล เพื่อสามารถนําไปประยุกต์ใช้ทําเป็ นขั้วไฟฟ้ า
ในแบตเตอรี่ ในอนาคตได้
วิธีการวิจัย
ตอนที่ 1 สังเคราะห์ สารประกอบซิ งค์ วาเนเดียมออกไซด์
ในก ารสั ง เ คราะห์ สา รประกอบว า เน เ ดี ยมออกไซด์ โดยใช้ สา รตั้ งต้ น คื อ ซิ งค์ อะซี เ ตตไดไฮ เ ดรต
(Zn(CH3COO)2x2H2O) นํ้าหนัก 0.44 กรัม (1 มิลลิโมล) ทําปฏิกิริ ยากับแอมโมเนี ยมเมตาวานาเดต (NH4VO3) นํ้ าหนัก 0.24
กรัม (1 มิลลิโมล) นํามาละลายนํ้า ปริ มาตร 10 มิลลิลิตร คนสารละลายตลอดเวลา ประมาณ 30 นาที จะได้สารละลายสี เหลือง
ขุ่น ซึ่ งมีค่ า pH เท่ากับ 5 จากนั้ นกรองสารละลายที่ได้ตั้งทิ ้งไว้ให้มีการตกผลึก ประมาณ 20 วัน จะได้ผลึกสี เหลืองใส รู ป
เหลี่ยม นอกจากนี้ เตรียมสารละลายเหมื อนเดิม แต่ปรับ pH ให้เท่ากับ 3 ด้ วย 1 โมลาร์ กรดไฮโดรคลอริ ก จะได้สารละลายสี
เหลื องใส สังเคราะห์ ด้วยไฮโดรเทอร์ มัลที่อุณหภู มิ 200 องศาเซลเซียส เป็ นเวลา 24 ชั่วโมง จากนั้ นทําให้เย็นลงที่
อุณหภูมิห้อง แล้วล้างด้วยนํ้ากลั่นและเอทานอลหลายๆ ครั้ ง แล้วทําให้แห้ง จะได้สารเป็ นผงสี เหลือง
ตอนที่ 2 การวิเคราะห์ และแปลผลที่ได้จากเครื่ องมือของสารประกอบซิงค์วาเนเดียมออกไซด์
นําสารที่สังเคราะห์ได้วิเคราะห์ด้วยเครื่ องมือต่างๆ ดังนี้ Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FT-IR),
Single Crystal X-ray Diffractometer (SXRD) และ Powder X-ray Diffractometer (PXRD) และ Scanning Electron
Microscope (SEM) เป็ นต้น