ເຄມີໄຟຟ້າ: ພື້ນຖານ ແລະ ການນຳໃຊ້ໃນຊີວິດສະໄໝໃໝ່
Pendahuluan
ເຄມີໄຟຟ້າແມ່ນສາຂາໜຶ່ງຂອງເຄມີສາດທີ່ສຶກສາຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງປະຕິກິລິຍາເຄມີ ແລະ ກະແສໄຟຟ້າ. ຈຸດສຸມຫຼັກຂອງສາຂານີ້ແມ່ນການປ່ຽນພະລັງງານເຄມີເປັນພະລັງງານໄຟຟ້າ, ແລະໃນທາງກັບກັນ. ເຄມີໄຟຟ້າມີບົດບາດສຳຄັນໃນຫຼາຍດ້ານຂອງຊີວິດທີ່ທັນສະໄໝ, ຕັ້ງແຕ່ແບັດເຕີຣີ ແລະ ເຊວເຊື້ອໄຟ ຈົນເຖິງການຫລອມໂລຫະ ແລະ ການສັງເຄາະດ້ວຍໄຟຟ້າຂອງສານເຄມີ. ບົດຄວາມນີ້ຈະທົບທວນພື້ນຖານຂອງເຄມີໄຟຟ້າ, ຫຼັກການເຮັດວຽກຂອງມັນ, ແລະ ການນຳໃຊ້ທີ່ສຳຄັນຂອງມັນທີ່ກຳລັງປ່ຽນແປງວິຖີຊີວິດ ແລະ ການເຮັດວຽກຂອງພວກເຮົາ.
ພື້ນຖານຂອງເຄມີໄຟຟ້າ
ປະຕິກິລິຍາຣີດັອກຊ໌
ເຄມີໄຟຟ້າມີຄວາມກ່ຽວຂ້ອງຢ່າງໃກ້ຊິດກັບປະຕິກິລິຍາການຜຸພັງ-ການຫຼຸດຜ່ອນ (ຣີດັອກສ໌). ໃນປະຕິກິລິຍາເຫຼົ່ານີ້, ເອເລັກຕຣອນຈະຖືກໂອນຈາກຊະນິດໜຶ່ງໄປຫາອີກຊະນິດໜຶ່ງ. ຊະນິດທີ່ສູນເສຍເອເລັກຕຣອນຈະຖືກກ່າວວ່າຖືກຜຸພັງ, ໃນຂະນະທີ່ຊະນິດທີ່ໄດ້ຮັບເອເລັກຕຣອນຈະຖືກກ່າວວ່າຖືກຫຼຸດປະລິມານ. ແຕ່ລະປະຕິກິລິຍາຣີດັອກສ໌ປະກອບດ້ວຍສອງປະຕິກິລິຍາເຄິ່ງໜຶ່ງຄື: ປະຕິກິລິຍາເຄິ່ງໜຶ່ງຂອງການຜຸພັງ ແລະ ປະຕິກິລິຍາເຄິ່ງໜຶ່ງຂອງການຫຼຸດປະລິມານ.
ທ່າແຮງຂອງເອເລັກໂຕຣດ
ແຕ່ລະປະຕິກິລິຍາເຄິ່ງໜຶ່ງມີທ່າແຮງຂອງເອເລັກໂຕຣດ ຫຼື ແຮງດັນໄຟຟ້າສະເພາະ ເຊິ່ງວັດແທກແນວໂນ້ມຂອງຊະນິດພັນທີ່ຈະຖືກອົກຊິໄດ ຫຼື ຫຼຸດລົງ. ທ່າແຮງຂອງເອເລັກໂຕຣດມາດຕະຖານຖືກນິຍາມທຽບກັບເອເລັກໂຕຣດໄຮໂດຣເຈນມາດຕະຖານ (SHE) ເຊິ່ງຖືກນິຍາມວ່າມີທ່າແຮງ 0 ໂວນ.
ຮູກຸມ ຟາຣາເດ
ເຄມີໄຟຟ້າຖືກຄວບຄຸມໂດຍກົດໝາຍຂອງຟາຣາເດ, ເຊິ່ງສະແດງຄວາມສຳພັນດ້ານປະລິມານລະຫວ່າງປະລິມານໄຟຟ້າທີ່ໃຊ້ ແລະ ປະລິມານຂອງສານທີ່ຖືກຫຼຸດລົງ ຫຼື ຜຸພັງ. ກົດໝາຍສະບັບທຳອິດຂອງຟາຣາເດລະບຸວ່າ ມວນສານຂອງສານທີ່ຝາກ ຫຼື ລະລາຍຢູ່ທີ່ເອເລັກໂຕຣດແມ່ນສັດສ່ວນກັບປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ຜ່ານສານລະລາຍ. ກົດໝາຍສະບັບທີສອງຂອງຟາຣາເດລະບຸວ່າ ສຳລັບມວນສານດຽວກັນ, ປະລິມານການຝາກຂອງສານຈະແຕກຕ່າງກັນໄປຕາມຈຳນວນເອເລັກຕຣອນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບປະຕິກິລິຍາຣີດັອກຂອງແຕ່ລະສານ.
ຈຸລັງ Galvanic ແລະຈຸລັງ Electrolytic
ເຄມີໄຟຟ້າກ່ຽວຂ້ອງກັບຈຸລັງໄຟຟ້າສອງປະເພດຫຼັກຄື: ຈຸລັງກາວານິກ ແລະ ຈຸລັງເອເລັກໂຕຣໄລຕິກ. ຈຸລັງກາວານິກປ່ຽນພະລັງງານເຄມີເປັນພະລັງງານໄຟຟ້າ ດັ່ງທີ່ພົບໃນແບັດເຕີຣີ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຈຸລັງເອເລັກໂຕຣໄລຕິກໃຊ້ພະລັງງານໄຟຟ້າເພື່ອຂັບເຄື່ອນປະຕິກິລິຍາເຄມີທີ່ບໍ່ເກີດຂຶ້ນເອງ, ແລະ ພວກມັນມັກຖືກນຳໃຊ້ໃນການກັ່ນຕອງໂລຫະ ແລະ ການສັງເຄາະດ້ວຍເອເລັກໂຕຣ.
ການນຳໃຊ້ໄຟຟ້າເຄມີ
ແບັດເຕີຣີ ແລະ ຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າ
ແບັດເຕີຣີແມ່ນຕົວຢ່າງທີ່ພົບເລື້ອຍທີ່ສຸດຂອງການນຳໃຊ້ໄຟຟ້າເຄມີ. ແບັດເຕີຣີເຮັດວຽກຕາມຫຼັກການຂອງເຊວ galvanic, ບ່ອນທີ່ປະຕິກິລິຍາ redox ທີ່ເກີດຂຶ້ນຢ່າງກະທັນຫັນຜະລິດພະລັງງານໄຟຟ້າ. ມີແບັດເຕີຣີຫຼາຍປະເພດ, ລວມທັງແບັດເຕີຣີກົດຕະກົ່ວ (ຕົວສະສົມ), ແບັດເຕີຣີ lithium-ion, ແລະແບັດເຕີຣີ alkaline. ແຕ່ລະປະເພດມີຂໍ້ດີ ແລະ ຂໍ້ເສຍຂອງຕົນເອງ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການນຳໃຊ້ສະເພາະ. ຕົວຢ່າງ, ແບັດເຕີຣີ Lithium-ion ຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກແບບພົກພາເຊັ່ນ: ໂທລະສັບມືຖື ແລະ ແລັບທັອບ ເນື່ອງຈາກຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພະລັງງານສູງ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການສາກໄຟທີ່ດີເລີດ.
ເຊວນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ
ເຊວນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟແມ່ນອຸປະກອນທີ່ປ່ຽນພະລັງງານເຄມີຂອງນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ (ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນໄຮໂດຣເຈນ) ໄປເປັນໄຟຟ້າໂດຍຜ່ານປະຕິກິລິຍາໄຟຟ້າເຄມີກັບອົກຊີເຈນ. ເຊວນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟມີປະສິດທິພາບຫຼາຍກ່ວາໂຮງງານໄຟຟ້າແບບດັ້ງເດີມ ແລະ ຜະລິດການປ່ອຍອາຍພິດຕ່ຳກວ່າ. ເຊວນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟກຳລັງຖືກນຳໃຊ້ເພີ່ມຂຶ້ນເລື້ອຍໆໃນພາຫະນະໄຟຟ້າ ແລະ ເປັນແຫຼ່ງພະລັງງານທາງເລືອກທີ່ເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມ.
ໄຟຟ້າ
ການແຍກດ້ວຍໄຟຟ້າແມ່ນຂະບວນການໃຊ້ກະແສໄຟຟ້າເພື່ອກະຕຸ້ນປະຕິກິລິຍາເຄມີທີ່ບໍ່ເກີດຂຶ້ນເອງ. ການນຳໃຊ້ໜຶ່ງໃນນັ້ນແມ່ນໃນອຸດສາຫະກຳຫລອມໂລຫະ, ເຊັ່ນ: ການຜະລິດອາລູມີນຽມຈາກແຮ່ບົກຊິດ. ການແຍກດ້ວຍໄຟຟ້າຍັງໃຊ້ເພື່ອຜະລິດຄລໍຣີນ ແລະ ໂຊດຽມໄຮດຣອກໄຊດ໌ຈາກສານລະລາຍໂຊດຽມຄລໍໄຣ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການຜະລິດໄຮໂດເຈນຈາກນໍ້າ.
ການປ້ອງກັນການກັດກ່ອນ ແລະ ການປ້ອງກັນກາໂຕດ
ໜຶ່ງໃນບັນຫາຫຼັກໃນວິສະວະກຳ ແລະ ການກໍ່ສ້າງແມ່ນການກັດກ່ອນ, ເຊິ່ງເປັນຂະບວນການເສື່ອມສະພາບຂອງວັດສະດຸຍ້ອນປະຕິກິລິຍາໄຟຟ້າເຄມີກັບສະພາບແວດລ້ອມຂອງມັນ. ການກັດກ່ອນສາມາດສ້າງຄວາມເສຍຫາຍຕໍ່ໂຄງສ້າງທີ່ສຳຄັນ ແລະ ການສູນເສຍທາງເສດຖະກິດ. ການປ້ອງກັນແບບກາໂທດແມ່ນວິທີການທີ່ໃຊ້ເພື່ອປ້ອງກັນການກັດກ່ອນ, ເຊິ່ງກະແສໄຟຟ້າຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອຕ້ານກັບປະຕິກິລິຍາຣີດັອກທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດການກັດກ່ອນ. ວິທີການນີ້ຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງເພື່ອປົກປ້ອງທໍ່ສົ່ງນ້ຳ, ຖັງນ້ຳ, ແລະ ໂຄງສ້າງໃຕ້ນ້ຳ.
ເຊັນເຊີໄຟຟ້າເຄມີ
ເຊັນເຊີໄຟຟ້າເຄມີຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອກວດຫາ ແລະ ວັດແທກຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສະເພາະຂອງສານໃນສານລະລາຍ. ເຄື່ອງວັດແທກນ້ຳຕານໃນເລືອດ, ເຊິ່ງໃຊ້ໂດຍຜູ້ເປັນໂລກເບົາຫວານເພື່ອຕິດຕາມລະດັບນ້ຳຕານໃນເລືອດ, ແມ່ນຕົວຢ່າງຂອງການນໍາໃຊ້ເຊັນເຊີໄຟຟ້າເຄມີ. ເຊັນເຊີເຫຼົ່ານີ້ເຮັດວຽກໂດຍອີງໃສ່ການປ່ຽນແປງຂອງກະແສໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກປະຕິກິລິຍາ redox ລະຫວ່າງນ້ຳຕານ ແລະ ສານເຄມີທີ່ຂົ້ວເຊັນເຊີ.
ການບຳບັດສິ່ງເສດເຫຼືອ
ເຕັກໂນໂລຊີໄຟຟ້າເຄມີຍັງມີບົດບາດສຳຄັນໃນການບຳບັດນ້ຳ ແລະ ນ້ຳເສຍ. ຕົວຢ່າງ, ການແຂງຕົວຂອງໄຟຟ້າແມ່ນວິທີການທີ່ໃຊ້ກະແສໄຟຟ້າເພື່ອຕົກຕະກອນມົນລະພິດຈາກນ້ຳເສຍ. ມັນເປັນວິທີການທີ່ມີປະສິດທິພາບໃນການກຳຈັດໂລຫະໜັກ, ສານອິນຊີ, ແລະ ຈຸລິນຊີອອກຈາກນ້ຳ.
ການເກັບຮັກສາພະລັງງານ
ດ້ວຍຄວາມສົນໃຈທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນກ່ຽວກັບພະລັງງານທົດແທນ, ການເກັບຮັກສາພະລັງງານໄດ້ກາຍເປັນຂົງເຂດການຄົ້ນຄວ້າທີ່ສຳຄັນ. ແບັດເຕີຣີກະແສ Redox ແມ່ນແບັດເຕີຣີປະເພດໜຶ່ງທີ່ເກັບຮັກສາພະລັງງານໄວ້ໃນສອງສານລະລາຍ electrolyte ແຍກຕ່າງຫາກ, ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດເກັບຮັກສາພະລັງງານໄດ້ໃນຂະໜາດໃຫຍ່ກວ່າ. ເທັກໂນໂລຢີນີ້ແມ່ນເໝາະສົມສຳລັບການເກັບຮັກສາພະລັງງານຈາກແຫຼ່ງພະລັງງານທົດແທນເຊັ່ນ: ພະລັງງານແສງຕາເວັນ ແລະ ພະລັງງານລົມ.
ການພັດທະນາລ່າສຸດ
ການຄົ້ນຄວ້າດ້ານເອເລັກໂຕຣເຄມີຍັງສືບຕໍ່ກ້າວໜ້າຢ່າງໄວວາ, ໂດຍມີການຄົ້ນພົບໃໝ່ໆທີ່ສະເໜີທ່າແຮງທີ່ສຳຄັນສຳລັບນະວັດຕະກຳ. ຂົງເຂດທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວໜຶ່ງແມ່ນການພັດທະນາແບັດເຕີຣີທີ່ປອດໄພກວ່າ, ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ, ແລະ ເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມຫຼາຍຂຶ້ນ. ການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບວັດສະດຸແຄໂທດໃໝ່, ເອເລັກໂຕຣໄລຕ໌ສະຖານະແຂງ, ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີການຫຸ້ມຫໍ່ແບບໂມດູນກຳລັງດຳເນີນຢູ່.
ຂົງເຂດທີ່ພົ້ນເດັ່ນອີກອັນໜຶ່ງແມ່ນການສືບສວນກ່ຽວກັບເຄມີໄຟຟ້ານາໂນ, ບ່ອນທີ່ປະຕິກິລິຍາໄຟຟ້າເຄມີຖືກຈັດການໃນລະດັບນາໂນແມັດ. ສິ່ງນີ້ເປີດທ່າແຮງໃໝ່ສຳລັບເຊັນເຊີ, ອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກຂະໜາດນ້ອຍ, ແລະ ການນຳໃຊ້ພະລັງງານທີ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ.
ສະຫຼຸບ
ເຄມີໄຟຟ້າ, ດ້ວຍຫຼັກການພື້ນຖານ ແລະ ການນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ, ໄດ້ມີບົດບາດທີ່ບໍ່ສາມາດທົດແທນໄດ້ໃນການຂັບເຄື່ອນຄວາມກ້າວໜ້າທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຊີ ແລະ ປັບປຸງຄຸນນະພາບຊີວິດຂອງພວກເຮົາ. ຕັ້ງແຕ່ແບັດເຕີຣີທີ່ໃຫ້ພະລັງງານແກ່ອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກຂອງພວກເຮົາ ຈົນເຖິງຈຸລັງເຊື້ອໄຟທີ່ສັນຍາວ່າຈະມີອະນາຄົດດ້ານພະລັງງານທີ່ສະອາດ, ແລະ ຕັ້ງແຕ່ເຕັກໂນໂລຊີການບຳບັດນ້ຳ ຈົນເຖິງການປົກປ້ອງໂຄງສ້າງຈາກການກັດກ່ອນ, ເຄມີໄຟຟ້າມີຜົນກະທົບຕໍ່ຫຼາຍດ້ານຂອງຊີວິດຂອງພວກເຮົາ. ໃນຂະນະທີ່ການຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ນະວັດຕະກຳສືບຕໍ່ກ້າວໜ້າ, ພວກເຮົາສາມາດຄາດຫວັງເຖິງຄວາມກ້າວໜ້າເພີ່ມເຕີມທີ່ນຳໃຊ້ທ່າແຮງຂອງເຄມີໄຟຟ້າເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາທ້າທາຍທົ່ວໂລກໃນອະນາຄົດ.
