เอกสารประชุมวิชาการระดับขาติมหาวิทยาลัยทักษิณ ครั้งที่ 28 2561

909 งานวิจัยและนวัตกรรมเพื่อสังคมที่มั่นคง มั่งคั่ง และยั่งยืน (Research and Innovation for Social Stability, Prosperity and Sustainability) บทนา แบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว ( Lead storage battery) จัดเป็นเซลล์ไฟฟ้าเคมีแบบทุติยภูมิ ( Secondary cell) นิยมใช้เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าให้กับรถยนต์ซึ่งมีอายุการใช้งานที่จากัดประมาณ 1 - 2 ปŘ แบตเตอรี่ประเภทนี้เมื่อมี การใช้ไฟฟ้าลดลงแล้วสามารถทาให้มีกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นได้โดยการอัดไฟมาใช้ใหม่ได้ ( Reuse) [1] แต่ถ้าแบตเตอรี่นั้นไม่ สามารถใช้งานได้ก็จะนาไปรีไซเคิล ( Recycle) โดยแบตเตอรี่จะถูกนาไปแยกชิ้นส่วนโดยนาตะกั่วไปหลอมใหม่ซึ่งการหลอม ตะกั่วก็จะเป็นมลพิษส่งผลต่อสิ่งแวดล้อม [2] การนากลับมาใช้ใหม่สามารถทาได้โดยการอัดไฟฟ้าเข้าไปใหม่ในแบตเตอรี่แล้วทาให้เกิดปฏิกิริยาเคมีย้อนกลับ เนื่องจากแบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วจะประกอบด้วยแผ่นตะกั่วซึ่งเป็นอิเล็กโทรด ( Electrode) มีกรดซัลฟิวริกเจือจาง เป็นอิเล็กโทรไลต์ ( Electrolyte) เมื่ออัดไฟเข้าไปแผ่นตะกั่ว ( Pb) จะถูกออกซิไดซ์เป็นเลด( II) ไอออน ( Pb 2+ ) เมื่อรวมตัวกับ ออกซิเจนที่เกิดขึ้นจะกลายเป็นเลดออกไซด์ ( PbO 2 ) ทาให้สามารถเกิดกระแสไฟฟ้าได้ ดังปฏิกิริยาต่อไปนี้ [3] ขั้วแอโนด (ขั้วลบ) : Pb (s) + SO 4 2- ( aq)  PbSO 4 ( s) + 2e - ขั้วแคโทด (ขั้วบวก) : PbO 2 ( s) + SO 4 2- ( aq) + 4H + (aq) + 2e -  PbSO 4 ( s) + 2H 2 O (l) ปŦญหาที่เกิดขึ้นเมื่อมีการอัดไฟจะมีตะกรัน ( Fouling) เกิดขึ้น ทาให้อิเล็กตรอนไม่สามารถวิ่งได้ครบวงจร ส่งผล ให้แบตเตอรี่ไม่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าออกมาได้จึงทาให้เซลล์ไฟฟ้านั้นเสื่อมสภาพ [4] วิธีการที่ใช้กาจัดตะกรันมีหลายวิธี ได้แก่ วิธีการใช้สารเคมีสลายซัลเฟตโดยเติมลงในช่องของแบตเตอรี่ เช่น กรดเอทิลีนไดเอมีนเตตระอะซิติก โซเดียมซัลเฟต (ดีเกลือไทย) กรดซัลฟิวริก และแมกนีเซียมซัลเฟต ( Epsom salts) เป็นต้น และวิธีใช้เครื่องมือทางไฟฟ้าสลายซัลเฟต เช่น วงจรพัลส์สลายผลึกตะกั่วซัลเฟต (ผลึกเกลือ) และการใช้เครื่องฟื้นฟูแบตเตอรี่ เป็นต้น [5,6] ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาปฏิกิริยาที่เกิดจากการฟื้นฟูแบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วและ เพื่อศึกษาการปรับสภาพและการฟื้นฟูแบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว อีกทั้งศึกษาปŦจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการใช้ งานของแบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว วĉíีการวĉÝัย เก็บตัวอย่างแบตเตอรี่เก่าที่ผ่านการใช้งานจนเสื่อมสภาพแล้วโดยจะใช้แบตเตอรี่ที่มีศักย์ไฟฟ้า 12 โวลต์ โดยเก็บ แบตเตอรี่รถยนต์ จานวน 3 ลูก ขนาด 45 แอมแปร์ 325 CCA , 60 แอมแปร์ 585 CCA และ 70 แอมแปร์ 590 CCA และ แบตเตอรี่รถจักรยานยนต์ จานวน 3 ลูก ขนาด 30 แอมแปร์ 200 CCA , 40 แอมแปร์ 200 CCA และ 45 แอมแปร์ 200 CCA โดยมีวิธีการทดลองดังต่อไปนี้ การĀาความเךมךน×อÜสารละลายอĉเลĘกēทรไลตŤที่×ายตามทšอÜตลาด นĚากลั่นที่Ĕßšกับแบตเตอรี่ 1. นาสารละลายโซเดียมไăดรอกไซด์ ( Assay 98.8% UNILAB) มาไทเทรตกับสารละลายมาตรฐานปฐมภูมิ โพแทสเซียมไăโดรเจนพาธาเลท ( KHP) ( UNILAB) 20 mL หยดฟŘนอฟธาลีน ( Fluka) แล้วบันทึกผลและคานวณหาความ เข้มข้นที่แน่นอน 2. นาสารละลายอิเล็กโทรไลต์มาวัดค่า pH แล้วนาไปไทเทรตกับสารละลายโซเดียมไăดรอกไซด์โดยใช้โบรโมไท มอลบลู ( Fluka) เป็นอินดิเคเตอร์จนสารละลายเปลี่ยนสี แล้วบันทึกผลและคานวณหาความเข้มข้นของสารละลายอิเล็ก โทรไลต์ (ทาซ้าอีก 3 ครั้ง) การตรวÝสอบสภาพการĔßšÜาน×อÜตัวอย่าÜแบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว 1. นาตัวอย่างแบตเตอรี่ที่ใช้แล้วมาตรวจสภาพต่างėโดยตรวจสอบทั้งภายในและภายนอกแบตเตอรี่โดยต้องมี องค์ประกอบครบทุกส่วนไม่มีร่องรอยการแตกหักหรือความเสียหายของแผ่นตะกั่ว [7] 2. ตรวจสอบวัดค่าต่างėของแบตเตอรี่ ได้แก่ กระแสไฟฟ้า ( A) ความต่างศักย์ไฟฟ้า ( V) ความต้านทาน ( ) เครื่องมือที่ใช้วัดคือ มัลติมิเตอร์ ( Excel XL830L) , ความถ่วงจาเพาะ (ถ . พ .) เครื่องมือที่ใช้วัดคือ ไăโดรมิเตอร์ ( Hydrometer ) ( Lancol Mian-JYGJ00872) , CCA เครื่องมือที่ใช้วัดคือ เครื่องวัด Cold Cranking Amp ( CCA) ( Lancol micro 300-1) , pH เครื่องมือที่ใช้วัดคือ เครื่องวัดพีเอช ( Waterproof Handheld pH Meter) และอุณหภูมิ 3. นาค่าต่างėที่วัดได้มาเปรียบเทียบกับเกณæ์ที่บ่งบอกถึงการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ดังนี้ [8] 3.1 ) ค่าความต่างศักย์ไฟฟ้า ( V ) ควรอยู่ประมาณ 12.0 - 12.8 โวลต์ แต่ถ้าต่ากว่า 12 โวลต์ ถือว่า ผิดปรกติอาจมีสาเหตุมาจากแบตเตอรี่เริ่มเสื่อม 3.2 ) ค่ากระแสไฟฟ้า และค่า CCA ถ้าต่ากว่า 50 % ของค่ามาตรฐานของแบตเตอรี่แต่ละรุ่นถือว่า ผิดปรกติอาจมีสาเหตุมาจากแบตเตอรี่เริ่มเสื่อม