เซลล์ไฟฟ้าเคมี คิดค้นโดยใคร ?
Pin điện hóa do ai phát minh?
อาเลสซานโดร จูเซปเป อันโตนิโอ อนาสตาซิโอ โวลตา (; 18 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1745 — 5 มีนาคม ค.ศ. 1827) เป็นนักฟิสิกส์ชาวลอมบาร์ดี ซึ่งเป็นที่รู้จักว่าคิดค้นแบตเตอรี (เซลล์ไฟฟ้าเคมี) ขึ้นในคริสต์ทศวรรษ 1800
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (; 18 tháng 2 năm 1745 — 5 tháng 3 năm 1827) là một nhà vật lý người Lombardi. Ai được biết là đã phát minh ra pin (Tế bào điện hóa) xuất hiện vào những năm 1800.
แม้ว่าแบตเตอรี่ในช่วงต้นต้นจะมีประโยชน์อย่างมากสำหรับวัตถุประสงค์ด้านการทดลองก็ตาม แต่ในทางปฏิบัติแล้วแรงดันไฟฟ้าของพวกมันมีความผันผวนและพวกมันก็ไม่สามารถให้กระแสขนาดใหญ่ได้เป็นระยะเวลาอย่างต่อเนื่อง ส่วน เซลล์ของนีลล์ ที่คิดค้นได้ในปี 1836 โดยนักเคมีชาวอังกฤษ จอห์น เฟรเดอริก นีลล์ เป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าในทางปฏิบัติครั้งแรก และกลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมและได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นแหล่งพลังงานสำหรับเครือข่าย โทรเลขไฟฟ้า เซลล์ของนีลล์ประกอบด้วยหม้อทองแดงที่เติมเต็มด้วยสารละลาย คอปเปอร์ซัลเฟต ที่แช่ด้วยภาชนะ ดินเผา เคลือบที่เติมเต็มด้วย กรดกำมะถัน และขั้วไฟฟ้าสังกะสี ไฟฟ้าเคมีได้เป็นส่วนสำคัญในการผลิตไฟฟ้าเสมอ จากสิ่งประดิษฐ์ช่วงเริ่มต้นของเซลล์ซ้อนของโวลตา [[เซลล์ไฟฟ้าเคมี]]ได้วิวัฒนาการไปเป็นแบตเตอรีชนิดต่าง ๆ มากมาย รวมทั้งเซลล์การชุบด้วยไฟฟ้าและเซลล์อิเล็กโทรไลต์ [[อะลูมิเนียม]]สามารถผลิตขึ้นมาได้ในปริมาณมหาศาลก็ด้วยวิธีนี้ และอุปกรณ์เคลื่อนที่จำนวนมากได้รับพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แบบที่ชาร์จไฟใหม่ได้ ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเอง (spontaneous) สามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าได้เช่นในเซลล์เคมีไฟฟ้า (electrochemical cell) หรือ แบตเตอรี่ (battery) และ เซลล์เชื้อเพลิง (fuel cell) ตัวอย่างในเซลล์เชื้อเพลิง ก๊าซออกซิเจน (O) และไฮโดรเจน (H) จะรวมตัวกันเกิดเป็นน้ำ (HO) ความร้อนและพลังงานไฟฟ้า (electrical energy) ในทางกลับกันอิเล็กโตรไลสิส (electrolysis) ของน้ำเกิดเป็นก๊าซออกซิเจนและไฮโดรเจนเกิดขึ้นเองไม่ได้
(non-spontaneous electrochemical reactions) ต้องใช้แรงดันไฟฟ้า (voltage) ช่วย เซลล์ไฟฟ้าเคมีประกอบด้วยสองครึ่งเซลล์ แต่ละ"ครึ่งเซลล์"ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าและอิเล็กโทรไลต์อย่างละหนึ่งตัว สองครึ่งเซลล์อาจใช้อิเล็กโทรไลต์เดียวกันหรือต่างกัน ปฏิกิริยาเคมีในเซลล์อาจเกี่ยวข้องกับทั้งอิเล็กโทรไลต์และขั้วไฟฟ้าและ/หรือกับสารภายนอก (เช่นในเซลล์เชื้อเพลิงที่อาจใช้แก๊สไฮโดรเจนเป็นตัวทำปฏิกิริยา) ในเซลล์ไฟฟ้าเคมีเต็มรูปแบบ สารละลายในหนึ่งครึ่งเซลล์จะสูญเสียอิเล็กตรอน (ออกซิเดชัน) ให้กับขั้วไฟฟ้าของมันในขณะที่สารละลายในอีกหนึ่งครึ่งเซลล์ได้อิเล็กตรอนเพิ่ม (รีดักชัน) จากขั้วไฟฟ้าของมัน หลักการของเซลล์เคมีไฟฟ้า คือ การเปลี่ยนจากพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยนำขั้วไฟฟ้า คือ ทองแดง และแผ่นสังกะสีจุ่มในสารซัลฟิวริกเจือจาง ขั้วไฟฟ้าทั้งสองจะทำปฏิกิริยากับสารละลายแล้วเกิดการแตกตัว โดยสังกะสีจะแตกตัวให้อิเล็กตรอนมากกว่าทองแดง ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากขั้วสังกะสีไปสู่ขั้วทองแดง ขั้วสังกะสีจะเป็นขั้วไฟฟ้าลบและมีศักย์ไฟต่ำ ส่วนขั้วทองแดงจะเป็นขั้วไฟฟ้าบวกและมีศักย์ไฟฟ้าสูง ดังนั้นจะทำให้มีกระแสอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากขั้วสังกะสีไปสู่ขั้วทองแดง จึงเกิดกระแสไฟฟ้า พฤติกรรมของ ไฟฟ้า และ แม่เหล็ก ถูกศึกษาโดย ไมเคิล ฟาราเดย์ จอร์จ โอห์ม ฮานส์ คริสเตียน เออร์สเตด และคนอื่น ๆ ฟาราเดย์ผู้เริ่มงานทางด้านเคมีภายใต้อำนาจ ฮัมฟรีย์ เดวี ณ Royal Institution ได้แสดงว่าปรากฏการณ์ทาง ไฟฟ้าสถิต กิริยาของกลุ่มไฟฟ้าที่ได้รับการค้นพบใหม่หรือ แบตเตอรี่ ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าเคมี และ ฟ้าแลบ เป็นข้อบ่งชี้ในแบบต่าง ๆ กันของปรากฏการณ์ทางไฟฟ้า ฟาราเดย์ยังค้นพบอีกใน ค.ศ. 1821 ว่าไฟฟ้าสามารถทำให้เกิดการเคลื่อนที่เชิงกลแบบหมุน และในปี ค.ศ. 1831 ได้ค้นพบหลักของ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า โดยการเคลื่อนที่เชิงกลสามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้ ดังนั้นฟาราเดย์จึงเป็นผู้ค้นพบทั้ง มอเตอร์ไฟฟ้า และ electric generator อาเลสซานโดร โวลตา ได้สร้างและได้อธิบายแบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมีตัวแรก voltaic pile ในปี 1800. นี่เป็นชั้นซ้อนกันของแผ่นทองแดงและแผ่นสังกะสี คั่นโดยจานกระดาษชุ่มด้วยน้ำเกลือ มันสามารถผลิตกระแสที่คงที่ได้เป็นเวลานานทีเดียว โวลตาไม่ได้พอใจที่โวลเตจเกิดจากปฏิกิริยาเคมี เขาคิดว่าเซลล์ของเขาเป็นแหล่งพลังงานที่ใช้ไม่หมด และการกัดกร่อนที่กระทบต่อขั้วไฟฟ้าทั้งสองเป็นเพียงสิ่งรบกวน มากกว่าจะเป็นผลตามมาที่ไม่อาจเลี่ยงได้ของการปฏิบัติงานของพวกมัน อย่างที่ ไมเคิล ฟาราเดย์ แสดงให้เห็นในปี 1834. เซลล์ไฟฟ้าเคมี () เป็นอุปกรณ์ที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าจากปฏิกิริยาเคมีหรือช่วยอำนวยความสะดวกในการทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีผ่านการการใช้พลังงานไฟฟ้า ตัวอย่างหนึ่งที่ใช้ร่วมกันของเซลล์ไฟฟ้าเคมีเป็นเซลล์มาตรฐาน 1.5 โวลต์ที่ผลิตขึ้นมาสำหรับการใช้งานของผู้บริโภค อุปกรณ์ชนิดนี้รู้จักกันว่าเป็นเซลล์กัลวานีเดี่ยว แบตเตอรี่จะประกอบด้วยเซลล์สองตัวหรือมากกว่าเชื่อมต่อกันแบบอนุกรมหรือแบบขนาน ไอน์ไทโฟนศึกษาเรื่องคลื่นไฟฟ้าหัวใจ ซึ่งในสมัยนั้นมีการค้นพบแล้วว่าการเต้นของหัวใจก่อให้เกิดคลื่นไฟฟ้า แต่ยังไม่มีเครื่องมือที่ใช้วัดอย่างแม่นยำ ในปี ค.ศ. 1901 ไอนต์โฮเฟินประดิษฐ์เครื่องสตริงกัลวานอมิเตอร์ ซึ่งประกอบด้วยเส้นใยที่พาดผ่านแม่เหล็กกำลังสูง เมื่อคลื่นไฟฟ้าวิ่งผ่านเส้นใย สนามแม่เหล็กจะทำให้เส้นใยขยับเป็นเงาบนม้วนกระดาษที่เคลื่อนที่ ไอนต์โฮเฟินใช้เครื่องมือนี้ในการศึกษาโรคหัวใจต่าง ๆ นอกจากนี้ไอนต์โฮเฟินยังกำหนดให้ใช้ตัวอักษร P, Q, R, S และ T ในการแปรผล รวมถึงคิดค้นสามเหลี่ยมไอนต์โฮเฟิน ซึ่งเป็นการอธิบายตำแหน่งขั้วไฟฟ้าหัวใจ แต่ละครึ่งเซลล์มีแรงดันไฟฟ้าลักษณะเฉพาะ () สสารที่เป็นทางเลือกสำหรับแต่ละครึ่งเซลล์มีหลากหลาย พวกมันจะให้ความต่างศักย์ที่แตกต่างกัน แต่ละปฏิกิริยาจะดำเนินการเพื่อการสมดุลทางเคมีระหว่างสถานะออกซิเดชันที่แตกต่างกันของไอออน: เมื่อเกิดความสมดุล เซลล์จะไม่สามารถให้แรงดันไฟฟ้าสูงสุดอีกต่อไป ในครึ่งเซลล์ที่กำลังเกิดออกซิเดชัน ยิ่งความสมดุลเข้าใกล้กับไอออน/อะตอมที่มีสถานะออกซิเดชันในเชิงบวกมากเท่าไร ศักย์ไฟฟ้าที่ปฏิกิริยานี้จะสร้างให้ก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ในทำนองเดียวกันในปฏิกิริยารีดักชัน ยิ่งความสมดุลเข้าใกล้กับไอออน/อะตอมที่มีสถานะออกซิเดชันในเชิง"ลบ"มากเท่าไร ศักย์ไฟฟ้าที่ปฏิกิริยานี้จะสร้างให้ก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
Mặc dù pin ban đầu rất hữu ích cho mục đích thử nghiệm, Nhưng trên thực tế, điện áp của chúng dao động và chúng không thể cung cấp dòng điện lớn trong thời gian liên tục. Được phát minh vào năm 1836 bởi nhà hóa học người Anh John Frederick Neill, đây là nguồn phát điện thực tế đầu tiên. Nó đã trở thành một tiêu chuẩn công nghiệp và được chấp nhận rộng rãi như một nguồn năng lượng cho mạng điện báo. Một tế bào Neill bao gồm một nồi đồng chứa đầy dung dịch. đồng sunfat Ngâm với một thùng đất sét tráng men chứa đầy axit sulfuric và điện cực kẽm. Điện hóa luôn là một phần quan trọng trong sản xuất điện. Từ phát minh đầu tiên về tế bào xếp chồng của Volta [[Tế bào điện hóa]]đã phát triển thành nhiều loại pin khác nhau, bao gồm cả tế bào mạ điện và tế bào điện phân. [[Nhôm]] có thể được sản xuất với số lượng lớn theo cách này. Và nhiều thiết bị di động lấy năng lượng từ các tế bào có thể sạc lại. Phản ứng điện hóa tự phát (tự phát) có thể được sử dụng làm nguồn điện, ví dụ như trong pin điện hóa. (pin điện hóa) hay pin (ắc quy) và pin nhiên liệu (pin nhiên liệu) Ví dụ, trong pin nhiên liệu, khí oxy (O) và hydro (H) kết hợp tạo thành nước (HO), nhiệt và năng lượng điện (năng lượng điện) mặt khác trong điện phân (Điện phân) nước tạo ra khí oxy và hydro không thể xảy ra một cách tự nhiên. (phản ứng điện hóa không tự phát) phải dùng điện áp (điện áp) để giúp Một tế bào điện hóa bao gồm hai nửa tế bào. Mỗi "nửa tế bào" chứa một điện cực và một chất điện phân. Hai nửa tế bào có thể sử dụng chất điện giải giống nhau hoặc khác nhau. Phản ứng hóa học trong tế bào có thể liên quan đến cả chất điện giải và điện cực và/hoặc với các chất bên ngoài. (ví dụ: trong pin nhiên liệu nơi khí hydro có thể được sử dụng làm chất phản ứng) trong pin điện hóa hoàn chỉnh Dung dịch trong một nửa tế bào mất electron (oxy hóa) vào các điện cực của nó, trong khi dung dịch ở nửa tế bào kia nhận thêm electron (khử) từ các điện cực của nó. Nguyên lý hoạt động của pin điện hóa là chuyển đổi từ năng lượng hóa học sang năng lượng điện. Các điện cực là những tấm đồng và kẽm nhúng trong axit sunfuric loãng. Hai điện cực phản ứng với dung dịch và vỡ ra. Kẽm tách ra cho nhiều electron hơn đồng. Điều này làm cho các electron di chuyển từ cực kẽm sang cực đồng. Cực kẽm là cực âm và có điện áp thấp. Thiết bị đầu cuối bằng đồng là một điện cực dương và có điện thế cao. Do đó sẽ có dòng electron di chuyển từ cực kẽm sang cực đồng. Do đó xuất hiện dòng điện. Hành vi của điện và từ được nghiên cứu bởi Michael Faraday, George Ohm, Hans Christian Örsted và những người khác. Ông bắt đầu nghiên cứu về hóa học dưới sự hướng dẫn của Humphrey Davy tại Royal. hiện tượng điện và sét là những dấu hiệu khác nhau của hiện tượng điện. Faraday cũng phát hiện ra vào năm 1821 rằng điện có thể tạo ra chuyển động cơ học quay, và vào năm 1831 đã phát hiện ra nguyên lý của cảm ứng điện từ Bằng chuyển động cơ học có thể chuyển hóa thành điện năng. Vì vậy, Faraday là người đã phát hiện ra cả động cơ điện và máy phát điện. Alessandro Volta đã chế tạo và mô tả pin điện hóa đầu tiên, cọc volta, vào năm 1800. Đây là một chồng các tấm đồng và kẽm. Ngăn cách bằng những tấm giấy có tẩm nước muối. Nó có thể tạo ra dòng điện không đổi trong thời gian khá dài. Volta không hài lòng rằng điện áp là do phản ứng hóa học gây ra. Anh coi tế bào của mình như một nguồn năng lượng vô tận. Và sự ăn mòn ảnh hưởng đến hai điện cực chỉ là một mối phiền toái. hơn là những hậu quả không thể tránh khỏi của hoạt động của họ, như Michael Faraday đã chứng minh vào năm 1834. Pin điện hóa () là một thiết bị có thể tạo ra năng lượng điện từ phản ứng hóa học hoặc tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng hóa học thông qua việc sử dụng năng lượng điện. Một ví dụ phổ biến về pin điện hóa là pin 1,5 volt tiêu chuẩn được sản xuất để sử dụng cho người tiêu dùng. Loại thiết bị này được gọi là một tế bào điện đơn. Pin bao gồm hai hoặc nhiều tế bào được kết nối nối tiếp hoặc song song. Einteiphon nghiên cứu điện tâm đồ. Vào thời điểm đó người ta phát hiện ra rằng trái tim tạo ra sóng điện. Nhưng không có công cụ đo lường chính xác. Năm 1901, Einthoven phát minh ra điện kế dây. Nó bao gồm một dây tóc chạy qua một nam châm công suất cao. Khi sóng điện truyền qua sợi Từ trường làm cho các sợi giấy dịch chuyển và tạo bóng trên cuộn giấy chuyển động. Einthoven đã sử dụng công cụ này để nghiên cứu các bệnh tim khác nhau. Einthoven còn chỉ định các chữ cái P, Q, R, S và T để diễn giải kết quả và phát minh ra tam giác Einthoven. Điều này giải thích vị trí của các điện cực của tim. Mỗi nửa tế bào có một điện áp đặc trưng (). Các chất được lựa chọn cho mỗi nửa tế bào là khác nhau. Họ sẽ đưa ra những khác biệt tiềm năng khác nhau. Mỗi phản ứng tiến hành để đạt được trạng thái cân bằng hóa học giữa các trạng thái oxy hóa khác nhau của các ion: khi đạt đến trạng thái cân bằng Tế bào sẽ không còn có thể cung cấp điện áp tối đa. trong nửa tế bào đang trải qua quá trình oxy hóa Cân bằng càng gần với ion/nguyên tử có trạng thái oxy hóa dương thì cân bằng càng gần với ion/nguyên tử có trạng thái oxy hóa dương. Hiệu điện thế mà phản ứng này tạo ra càng lớn. Tương tự trong phản ứng khử Sự cân bằng càng gần với ion/nguyên tử có trạng thái oxy hóa "âm" thì sự cân bằng càng gần với ion/nguyên tử có trạng thái oxy hóa "âm". Hiệu điện thế mà phản ứng này tạo ra càng lớn.