ប្រតិកម្មគីមីដែលកើតឡើងនៅក្នុងថ្ម
ថ្មបានក្លាយជាការច្នៃប្រឌិតដ៏សំខាន់បំផុតមួយនៅក្នុងប្រវត្តិសាស្ត្រមនុស្សជាតិ ដោយផ្តល់ថាមពលដល់ឧបករណ៍ជាច្រើនប្រភេទ ចាប់ពីនាឡិការហូតដល់រថយន្តអគ្គិសនី។ គន្លឹះនៃមុខងាររបស់ថ្មគឺប្រតិកម្មគីមីដែលកើតឡើងនៅក្នុងវា។ អត្ថបទនេះនឹងពិភាក្សាអំពីប្រតិកម្មគីមីដែលជាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃប្រតិបត្តិការរបស់ថ្មប្រភេទផ្សេងៗ។
ប្រវត្តិសង្ខេបនៃថ្ម
ថ្មដំបូងត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយ Alessandro Volta ក្នុងឆ្នាំ 1800។ គាត់បានបង្កើត "Voltaic Pile" ដែលប្រើបន្ទះទង់ដែង និងស័ង្កសីជាជង់ ដែលញែកដោយក្រណាត់ដែលត្រាំក្នុងដំណោះស្រាយអំបិល។ ការច្នៃប្រឌិតនេះបានបើកផ្លូវសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍថ្មដែលមានប្រសិទ្ធភាព និងអាចយកតាមខ្លួនបានកាន់តែច្រើន។
គោលការណ៍ជាមូលដ្ឋាននៃថ្ម
គោលការណ៍ជាមូលដ្ឋាននៃអាគុយទាំងអស់គឺបង្កើតអគ្គិសនីតាមរយៈប្រតិកម្មគីមី។ អាគុយនីមួយៗមានសមាសធាតុសំខាន់ៗចំនួនបីគឺ អាណូត កាតូត និងអេឡិចត្រូលីត។
- អាណូត គឺជាអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន ដែលបញ្ចេញអេឡិចត្រុង អំឡុងពេលប្រតិកម្មអេឡិចត្រូគីមី។
- កាតូត គឺជាអេឡិចត្រូតវិជ្ជមានដែលទទួលអេឡិចត្រុង។
– អេឡិចត្រូលីត គឺជាឧបករណ៍ផ្ទុកដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានចលនារបស់អ៊ីយ៉ុងរវាងអាណូត និងកាតូត ដែលជួយសម្រួលដល់ប្រតិកម្មគីមី។
ប្រតិកម្មដែលកើតឡើងនៅក្នុងថ្មត្រូវបានគេហៅថាប្រតិកម្មរីដុក (ប្រតិកម្មកាត់បន្ថយ-អុកស៊ីតកម្ម)។ នៅអាណូត ប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្មកើតឡើង ខណៈនៅកាតូត ប្រតិកម្មកាត់បន្ថយកើតឡើង។
ថ្មអាល់កាឡាំង
ថ្មអាល់កាឡាំង គឺជាប្រភេទថ្មមួយក្នុងចំណោមប្រភេទថ្មដែលប្រើប្រាស់ជាទូទៅបំផុត។ ជាធម្មតា ពួកវាត្រូវបានប្រើនៅក្នុងឧបករណ៍ដែលមានថាមពលទាប ដូចជាឧបករណ៍បញ្ជាពីចម្ងាយទូរទស្សន៍ និងពិល។
កុមផុនណន
– អាណូត៖ ស័ង្កសី (Zn)
– កាតូត៖ ម៉ង់ហ្គាណែសឌីអុកស៊ីត (MnO₂)
- អេឡិចត្រូលីត៖ ប៉ូតាស្យូមអ៊ីដ្រូស៊ីត (KOH)
ប្រតិកម្មគីមី
នៅក្នុងថ្មអាល់កាឡាំង ប្រតិកម្មដែលកើតឡើងគឺ៖
– អាណូត (អុកស៊ីតកម្ម):
ស័ង្កសី (ស័ង្កសី) + 2 OH⁻ (អាគ្វី) → ស័ង្កសី (OH)₂ (អាគ្វី) + 2 e⁻
– កាតូត (កាត់បន្ថយ)៖
២ MnO₂ (s) + ២ H₂O (l) + ២ e⁻ → ២ MnO(OH)(s) + ២ OH⁻ (aq)
ប្រតិកម្មសរុបដែលបង្កើតឡើងគឺ៖
ស័ង្កសី + 2 MnO₂ → ស័ង្កសី + Mn₂O₃
អំឡុងពេលប្រតិកម្មនេះ ស័ង្កសីនៅអាណូតត្រូវបានកត់សុីដើម្បីបង្កើតជាអុកស៊ីដស័ង្កសី (ZnO) ខណៈពេលដែលម៉ង់ហ្គាណែសឌីអុកស៊ីតនៅកាតូតត្រូវបានកាត់បន្ថយទៅជា Mn₂O₃។
ថ្មអាស៊ីតសំណ
ថ្មអាស៊ីតសំណត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាប្រភេទថ្មដែលប្រើក្នុងយានយន្តជាប្រភពថាមពលចាប់ផ្តើម។ ថ្មទាំងនេះក៏ត្រូវបានរកឃើញជាញឹកញាប់នៅក្នុងប្រព័ន្ធផ្ទុកថាមពលនៅក្នុង UPS (Uninterruptible Power Supplies)។
កុមផុនណន
– អាណូត៖ សំណ (Pb)
– កាតូត៖ ឌីអុកស៊ីតសំណ (PbO₂)
– អេឡិចត្រូលីត៖ អាស៊ីតស៊ុលហ្វួរិក (H₂SO₄)
ប្រតិកម្មគីមី
នៅក្នុងថ្មអាស៊ីតសំណ ប្រតិកម្មដែលកើតឡើងគឺ៖
– អាណូត (អុកស៊ីតកម្ម):
Pb(s) + SO₄²⁻ (aq) → PbSO₄(s) + 2 e⁻
– កាតូត (កាត់បន្ថយ)៖
PbO₂ (s) + SO₄²⁻ (aq) + 4 H⁺ (aq) + 2 e⁻ → PbSO₄ (s) + 2 H₂O (l)
ប្រតិកម្មសរុបដែលបង្កើតឡើងគឺ៖
Pb(s) + PbO₂(s) + 2 H₂SO₄ (aq) → 2 PbSO₄(s) + 2 H₂O (l)
អាស៊ីតស៊ុលហ្វួរិកដើរតួជាអេឡិចត្រូលីត ដែលជួយសម្រួលដល់ការផ្ទេរអ៊ីយ៉ុងរវាងអាណូត និងកាតូត។ នៅពេលដែលថ្មត្រូវបានសាកឡើងវិញ ប្រតិកម្មនេះត្រូវបានបញ្ច្រាស់ ដោយបញ្ជូន Pb និង PbO₂ ត្រឡប់ទៅអេឡិចត្រូតរៀងៗខ្លួនវិញ។
ថ្ម Lithium-Ion
ថ្មលីចូម-អ៊ីយ៉ុង គឺជាប្រភេទថ្មទំនើបដ៏ពេញនិយមបំផុតមួយ ដែលត្រូវបានប្រើក្នុងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចចល័តដូចជា ទូរស័ព្ទដៃ កុំព្យូទ័រយួរដៃ និងរថយន្តអគ្គិសនី។
កុមផុនណន
– អាណូត៖ ក្រាហ្វីតលាយជាមួយអ៊ីយ៉ុងលីចូម (LiC₆)
– កាតូត៖ សារធាតុរឹងស្រទាប់ៗ ដូចជា លីចូម កូបាល់ អុកស៊ីដ (LiCoO₂) លីចូម ម៉ង់ហ្គាណែស អុកស៊ីដ (LiMn₂O₄) ឬ លីចូម អ៊ីរ៉ុង ផូស្វាត (LiFePO₄)
– អេឡិចត្រូលីត៖ ល្បាយរាវនៃប៉ូលីមែរដែលមានផ្ទុកអំបិលលីចូម។
ប្រតិកម្មគីមី
នៅក្នុងថ្មលីចូម-អ៊ីយ៉ុង ប្រតិកម្មដែលកើតឡើងគឺ៖
– អាណូត (បញ្ចេញ)៖
LiC₆ → C₆ + Li⁺ + e⁻
– កាតូត (ការបញ្ចេញ)៖
LiCoO₂ + Li⁺ + e⁻ → LiCoO₂
ប្រតិកម្មសរុបដែលកើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលបញ្ចេញគឺ៖
C₆Li + LiCoO₂ → C₆ + CoO₂ + Li₂O
ប្រតិកម្មបញ្ច្រាសកើតឡើងនៅពេលដែលថ្មត្រូវបានសាកឡើងវិញ។ អំឡុងពេលសាកថ្ម អ៊ីយ៉ុងលីចូមផ្លាស់ទីត្រឡប់ទៅអាណូតក្រាហ្វីតវិញពីកាតូត។
ថ្មនីកែល-កាដមីញ៉ូម (NiCd)
ថ្មនីកែល-កាដមីញ៉ូមត្រូវបានគេប្រើប្រាស់ជាយូរមកហើយសម្រាប់កម្មវិធីដែលតម្រូវឱ្យមានវដ្តសាក និងបញ្ចេញញឹកញាប់ ដូចជាឧបករណ៍អគ្គិសនី និងឧបករណ៍វេជ្ជសាស្ត្រ។
កុមផុនណន
– អាណូត៖ កាដមីញ៉ូម (Cd)
– កាតូត៖ នីកែលអុកស៊ីដអ៊ីដ្រូស៊ីត (NiO(OH))
- អេឡិចត្រូលីត៖ ប៉ូតាស្យូមអ៊ីដ្រូស៊ីត (KOH)
ប្រតិកម្មគីមី
នៅក្នុងថ្មនីកែល-កាដមីញ៉ូម ប្រតិកម្មដែលកើតឡើងគឺ៖
– អាណូត (អុកស៊ីតកម្ម):
ស៊ីឌី (s) + 2 OH⁻ (aq) → ស៊ីឌី (OH)₂ (s) + 2 e⁻
– កាតូត (កាត់បន្ថយ)៖
2 NiO(OH)(s) + 2 H₂O(l) + 2 e⁻ → 2 Ni(OH)₂(s) + 2 OH⁻ (aq)
ប្រតិកម្មសរុបដែលបង្កើតឡើងគឺ៖
Cd (s) + 2 NiO(OH) (s) + 2 H₂O (l) → Cd(OH)₂ (s) + 2 Ni(OH)₂ (s)
នៅក្នុងប្រតិកម្មនេះ កាដមីញ៉ូមនៅអាណូតត្រូវបានកត់សុីទៅជាកាដមីញ៉ូមអ៊ីដ្រូស៊ីត ខណៈពេលដែលនីកែលអុកស៊ីដអ៊ីដ្រូស៊ីតនៅកាតូតត្រូវបានកាត់បន្ថយទៅជានីកែលអ៊ីដ្រូស៊ីត។
សេចក្តីសន្និដ្ឋាន
ថ្មដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់នៅក្នុងជីវិតសម័យទំនើបរបស់យើង ហើយការយល់ដឹងអំពីប្រតិកម្មគីមីដែលកើតឡើងនៅក្នុងពួកវាគឺជាគន្លឹះក្នុងការអភិវឌ្ឍបច្ចេកវិទ្យាដែលមានប្រសិទ្ធភាពជាងមុន។ មិនថាថ្មអាល់កាឡាំងសាមញ្ញ ឬថ្មលីចូម-អ៊ីយ៉ុងដ៏ទំនើបនោះទេ ថ្មទាំងអស់ពឹងផ្អែកលើគោលការណ៍ជាមូលដ្ឋាននៃប្រតិកម្មរីដុកដើម្បីបង្កើតអគ្គិសនី។ ជាមួយនឹងការរីកចម្រើនក្នុងការស្រាវជ្រាវ និងការច្នៃប្រឌិតបច្ចេកវិទ្យា យើងអាចរំពឹងថាថ្មនាពេលអនាគតនឹងកាន់តែមានប្រសិទ្ធភាព ប្រើប្រាស់បានយូរ និងមិនប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថាន។
តាមរយៈការយល់ដឹងអំពីមូលដ្ឋានគ្រឹះគីមីនៅពីក្រោយថ្មទាំងនេះ យើងអាចយល់កាន់តែច្បាស់អំពីបច្ចេកវិទ្យាដែលផ្តល់ថាមពលដល់ទិដ្ឋភាពជាច្រើននៃជីវិតប្រចាំថ្ងៃរបស់យើង។
