แบตเตอรี่รถยนต์ทำงานอย่างไร
ถ้าจะถามถึงการทำงานของแบตเตอรี่รถยนต์ ว่ามีการทำงานได้อย่างไร สิ่งแรกที่จะต้องนึกถึงก็คงหนีไม่พ้นส่วนประกอบที่เป็นเป็นอันตรายต่าง ๆ ของแบตเตอรี่ เช่น ตะกั่ว และ น้ำกรด และส่วนประกอบทั้งสองก็คือส่วนที่ขาดไม่ได้ในแบตเตอรี่ คือถ้าตะกั่วและกรดไม่มี แบตเตอรี่ก็ไม่สามารถใช้งานได้เลย โดยตะกั่วคือโลหะหนักที่สร้างปัญหาทางสุขภาพมาให้ผู้คนมาแล้วนับไม่ถ้วน ส่วนกรดก็เป็นสารละลายที่ไม่มีใครอยากแตะ ซึ่งใครที่ไม่รู้จักการทำงานและส่วนประกอบของแบตเตอรี่ คงจะคิดว่าถ้าไอ้สองอันนี้มาอยู่ด้วยกันแล้วจะเกิดอะไรขึ้น
แต่ด้วยวิทยาการที่ก้าวไกลของมนุษย์ บวกกับความอยากรู้อยากเห็นที่เป็นตัวจุดประกาย โดยการนำการเกิดปฏิกิริยาระหว่างตะกั่วและกรดมาใช้เป็นประโยชน์ จนเกิดเป็นแบตเตอรี่ที่เราใช้งานกันอยู่ทุกวัน บ้านไหนไม่มีแบตเตอรี่ก็คงจะคิดได้เลยว่า บ้านนั้นคงอยู่ในยุคหิน เพราะแม้แต่ในโทรศัพท์เครื่องเท่าฝ่ามือเราก็มีแบตเตอรี่ และวันนี้เราจะมาอธิบายถึงหลักการทำงานของ “แบตเตอรี่รถยนต์” ว่าทำงานอย่างไร อย่ารอช้า ไปดูกันเลย
หลักการเก็บพลังงานไฟฟ้าของแบตเตอรี่
รูป : หลักการเก็บพลังงานไฟฟ้าของแบตเตอรี่
ตัวแบตเตอรี่ประกอบไปด้วยบรรจุภัณฑ์ที่เป็นภาชนะเก็บประจุไฟฟ้า ตะกั่วและกรด หน้าที่หลัก ๆ ของแบตเตอรี่คือเก็บประจุไฟฟ้าและถ่ายประจุไฟฟ้าผ่านทางสายเชื่อมไปให้จุดหมายต่อไป ซึ่งแบตเตอรี่จะสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ
- แบตเตอรี่ปฐมภูมิ คือแบตเตอรี่ที่มีความสามารถในการผลิตกระแสไฟฟ้าและบรรจุกระแสไฟฟ้าได้เองจากส่วนประกอบของมัน ถ้าประจุหมดไปจากแบตเตอรี่ จะไม่สามารถใช้งานได้อีกต่อไป ส่วนประกอบหลักของแบตเตอรี่ปฐมภูมิคือ คาร์บอนและสังกะสี บางชนิดอาจเป็น สังกะสีและแมงกานีสไดออกไซด์ เช่น ถ่านไฟฉายบางยี่ห้อที่ไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ ถ่านไบออส เป็นต้น
- แบตเตอรี่ทุติยภูมิ คือแบตเตอรี่ที่มีความสามารถในการผลิตกระแสไฟฟ้าและบรรจุได้เอง หรือจะมาจากการเติมประจุเข้าไปก็ได้ ซึ่งแปลว่าถ้าแบตเตอรี่ชนิดนี้หมด ก็สามารถนำไปชาร์จได้หลายต่อหลายครั้ง จนกว่าปัจจัยที่จำเป็นภายในแบตเตอรี่จะหมดไป โดยทั่วไปจะมีราคาที่แพงกว่าแบบปฐมภูมิ ส่วนประกอบหลักของแบตเตอรี่ทุติยภูมิคือนิกเกิลและแคดเมียม หลักการทำงานของมันคือรับประจุไฟฟ้า ปล่อยกระแสไฟฟ้า และวนซ้ำไปเรื่อยๆได้
ซึ่งโดยทั่ว ๆ ไปแล้วแบตเตอรี่รถยนต์จะเป็นแบตเตอรี่แบบทุติยภูมิ โดยจะประกอบได้ด้วยตะกั่วและกรดซัลฟิวริกซึ่งให้ประจุถ่ายได้ดี และเป็นที่นิยมมากกว่าแบบชนิดอื่น
การเก็บประจุไฟฟ้าด้วยตะกั่วและกรด
รูป : โครงสร้่งภายใน แบตเตอรี่ยุคเก่า
ประวัติความเป็นมาของแบตเตอรี่
ก็ต้องขอย้อนความกลับไปจนถึงช่วงปี ค.ศ. 1850 หรือตรงกับปี พ.ศ. 2393 ซึ่งประเทศไทยในสมัยนั้นจะตรงกับรัชสมัยของรัชกาลที่ 4 และในประเทศไทยคำว่าแบตเตอรี่ยังคงจะไม่มีใครรู้จักและใครให้ความสำคัญซึ่งจะแตกต่างกับต่างประเทศ ที่กำลังได้มีการคิดค้นแบตเตอรี่ตะกั่วและกรดขึ้นมาเป็นครั้งแรกได้สำเร็จ และได้มีการพัฒนาวัสดุบรรจุและรูปแบบแบตเตอรี่เรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน โดยยึดหลักเดิมที่ถูกสร้างไว้
หลักการทำงานของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดคือ แบตเตอรี่จะคายอิเล็กโทรไลท์ ซึ่งจะกลายเป็นกรดซัลฟิวริกที่เจือจางมากๆ และแผ่นตะกั่วที่ดูดซับกรดซัลฟิวริกมาจะกลายเป็นตะกั่วซัลเฟต และเมื่อถึงปฏิกิริยาย้อนกลับตะกั่วซัลเฟตส่วนใหญ่จะกลับไปเป็นตะกั่วและกรดซัลฟิวริกเหมือนเดิม ทำให้ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาผกผันแปลกลับได้
แม้ว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดจะเสียกระซัลฟิวริกไปบ้าง ซึ่งทำให้เกิดความไม่เสถียร ไม่สมดุล แต่เหตุผลที่เรายังใช้แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดมากกว่าแบบอื่นก็เพราะ ต้นทุนการผลิตที่ต่ำ และความสามารถในผลิตกระแสไฟฟ้ากำลังสูงได้ ทำให้ค่ายรถยนต์ใช้แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดในการช่วยสตาร์ทเครื่องยนต์
หลักการทำงานของแบตเตอรี่
รูป : การทำงานของแบตเตอรี่
แบตเตอรี่รถยนต์มีหน้าที่หลักคือ สตาร์ทเครื่อง และจ่ายไฟให้ไฟหน้า ซึ่งถ้ารถยนต์ติดเครื่องแล้ว การทำงานของแบตเตอรี่ถือว่าลดลงฮวบเลยทีเดียว โดยแบตเตอรี่จะทำงานได้ 2 แบบคือ แบบปล่อยกระแสไฟน้อย ซึ่งเป็นการปล่อยที่กระแสไฟที่มีปริมาณมาก แต่ปล่อยได้ได้เวลาสั้นเท่านั้น เหมาะสำหรับการสตาร์ทเครื่องยนต์ อีกแบบหนึ่งคือปล่อยกระแสไฟได้มาก คือปล่อยกระแสไฟฟ้าในปริมาณที่น้อยแต่ปล่อยได้นาน เหมาะสำหรับเครื่องเสียงหรือการเปิดวิทยุเล่นเพลงนานๆ แต่ทั้งสองแบบก็มีข้อดีและข้อเสียต่างกันไป ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการใช้งานของผู้ขับขี่ว่าเลือกแบบใด
เทคโนโลยีที่ล้ำสมัย
รูป : แบตเตอรี่ VRLA
แม้ว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด จะยังคงรูปแบบมาจากอดีตโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆเลย แต่ในส่วนของวัสดุบรรจุและเทคนิคการบรรจุถือว่าได้ก้าวล้ำไปจากยุคก่อนๆมาก ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมากมายในวงการอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ ปัจจุบันได้มีการพัฒนาแบตเตอรี่ขึ้นมาใหม่ที่เรียกว่า แบตเตอรี่ VRLA หรือแบตเตอรี่ชนิดปรับแรงดันภายในได้ โดยหลักการทำงานยังคล้ายแบบเดิมแต่จะไม่มีความเสี่ยงเมื่อคว่ำหน้าหรือจะไม่ปล่อยก๊าซเป็นอันตรายออกมาเหมือนแบบเก่า แต่ทั้งหมดที่เป็นข้อดีก็ต้องแลกด้วยต้นทุนการผลิตที่สูงเอาเรื่องพอสมควร
ดังนั้นถ้าเรารู้จักถึงเทคโนโลยีที่เรียกว่าแบตเตอรี่มากถึงขนาดนี้แล้ว สิ่งที่สำคัญในลำดับถัดมา นั้นก็คือการเลือกใช้แบตเตอรี่ให้ถูกประเภทกับงานนั้น ๆ เช่น แบตเตอรี่ของรถยนต์ซึ่งในปัจจุบันก็มีแบตเตอรี่หลายหลายประเภทที่ถูกผลิตออกมาให้เลือก ซึ่งถึงแม้ว่าแบตเตอรี่จะมีให้เลือกในหลากหลายรุ่น หลากหลายยี่ห้อ แต่สิ่งที่เป็นหัวใจและเป็นแก่นของแบตเตอรี่จริง ๆ นั้นก็คือโครงสร้างภายใน และวัสดุที่คุณเลือกนำมาผลิตเป็นแบตเตอรี่ที่จะแสดงถึงความคงทนต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่นั้นเอง
ขอขอบคุณ : https://thaiengine.org/%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%A3%E0%B8%97%E0%B8%B3%E0%B8%87%E0%B8%B2%E0%B8%99%E0%B8%82%E0%B8%AD%E0%B8%87%E0%B9%81%E0%B8%9A%E0%B8%95%E0%B9%80%E0%B8%95%E0%B8%AD%E0%B8%A3%E0%B8%B5%E0%B9%88/
