การพัฒนาแบตเตอรี่ปฐมภูมิสังกะสีแมงกานีสออกไซด์ด้วยวัสดุเซลลูโลส
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาพัฒนาเซลล์แบตเตอรี่ชนิดสังกะสีแมงกานีสไดออกไซด์ (Zn/MnO2) โดยมีส่วนประกอบของวัสดุเซลลูโลส แผ่นกั้นเซลล์แบตเตอรี่เลือกใช้กระดาษกรองวอทแมนเกรด 1 (Whatman 1) สำหรับพื้นที่ชอบน้ำและกันน้ำภายในเซลล์จะใช้แวกซ์เป็นตัวกำหนดขอบเขต โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (Sodium Carboxymethyl Cellulose: CMC) ถูกนำมาผสมในขั้วอิเล็กโทรดเพื่อใช้เป็นตัวประสานที่เป็นตัวปรับปรุงประสิทธิภาพเซลล์ และทำการศึกษาผลของความหนาของแผ่นกั้นเซลล์ด้วย โดยมีเทคนิคการวินิจฉัยเซลล์แบตเตอรี่คือ การทดสอบประสิทธิภาพเซลล์ (Polarization Test) อิมพีแดนซ์ทางเคมีไฟฟ้า (Electrochemical Impedance Spectroscopy: EIS) และการดึงกระแสไฟฟ้าเทียบกับเวลา (Current Discharging with Time Test) ผลการทดสอบพบว่าเซลล์แบตเตอรี่ที่มีความหนาแผ่นกั้นเซลล์ขนาดบาง และมีการผสม CMC ในขั้วอิเล็กโทรดจะให้ประสิทธิภาพเซลล์สูงที่สุด โดยมีค่าความต่างศักย์วงจรเปิดเท่ากับ 1.13 V และมีค่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูงสุดและความหนาแน่นกำลังไฟฟ้าสูงสุดเท่ากับ 0.275 mA/cm2 และ 0.052 mW/cm2 ตามลำดับ นอกจากนี้ การใช้แผ่นกั้นเซลล์ที่หนาน้อยกว่าจะให้ความหนาแน่นกำลังไฟฟ้าสูงสุดมีค่ามากกว่า เนื่องจากการใช้แผ่นกั้นที่มีความหนาน้อยส่งผลให้ถ่ายเท OH- ได้สะดวก และนำไปสู่การลดลงของการสูญเสียเนื่องจากการทำปฏิกิริยา งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการประยุกต์ใช้วัสดุเซลลูโลสเพื่อเป็นส่วนประกอบเซลล์แบตเตอรี่ปฐมภูมิ สำหรับเป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่มีราคาถูกและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สามารถใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดพกพา
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เอกสารอ้างอิง
Wang, Y., Kwok, H., Pan, W., Zhang, H. and Leung, D.Y.C. 2019. Innovative paper-based Al-air batteries as a low-cost and green energy technology for the miniwatt market. J. Power Sources, 414, 278-282.
Nguyen, T.H., Fraiwan, A. and Choi, S. 2014. Paper-based batteries: A review. Biosens Bioelectron, 54, 640-649.
Hilder, M., Winther-Jensen, B. and Clark, N.B. 2009. Paper-based, printed zinc-air battery. J. Power Sources, 194, 1135-1141.
Hu, L., Wu, H., Mantia, F.L., Yang, Y. and Cui, Y. 2010. Thin, flexible secondary Li-ion paper batteries. ACS Nano, 4(10), 5843-5848.
Ferreira, I., Brás, B., Martins, J.I., Correia, N., Barquinha, P., Fortunato, E. and Martins, R. 2011. Solid-sate paper batteries for controlling paper transistors. Electrochim. Acta, 56(3), 1099-1105.
Thom, N.K., Lewis, G.G., DiTucci, J. and Phillips, S.T. 2013. Two general designs for fluidic batteries in paper-based microfluidic devices that provide predictable and tunable sources of power for on-chip assays. RSC Adv, 3, 6888-6895.
Roy, N., Saha, N., Kitano, T. and Saha, P. 2012. Biodegradation of PVP-CMC hydrogel film: A useful food packaging material. Carbohydr. Polym, 89, 346-353.
Abd El-Mohdy, H.L. and Ghanem, S. 2009. Biodegradability, antimicrobial activity and properties of PVA/PVP hydrogels prepared by ɤ-irradiation. J. Polym. Res., 16, 1-10.
Samsudin, A.S., Lai, H.M. and Isa, M.I.N. 2014. Biopolymer materials based carboxymethyl cellulose as a proton conducting biopolymer electrolyte for application in rechargeable proton battery. Electrochim. Acta, 129, 1-13.
Samsudin, A.S., Lai, H.M. and Isa, M.I.N. 2014. Biopolymer materials based carboxymethyl cellulose as a proton conducting biopolymer electrolyte for application in rechargeable proton battery. Electrochim. Acta, 129, 1-13.
Lee, C.W., Sathiyanarayanan, K., Eom, S.W., Kim, H.S. and Yun, M.S. 2006. Effect of additives on the electrochemical behavior of zinc anodes for zinc/air fuel cells. J. Power Sources, 160, 161-164.
Puapattanakul, A., Therdthianwong, S., Therdthainwong, A. and Wongyao, N. 2013. Improvement of Zinc-air fuel cell performance be gelled KOH. Energy Procedia, 34, 173-180.
Lao-atiman, W., Julaphatachote, T., Boonmongkolras, P. and Kheawhom, S. 2017. Printed Transparent Thin Film Zn-MnO2 Battery. J. The Electrochemical Society, 164(4), A859-A863.
Duay, J., Kelly, M. and Lambert, T.N. 2018. Evaluation of a ceramic separator for use in rechargeable alkaline Zn/MnO2 Batteries. J. Power Sources, 395, 430-438.
