ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การพัฒนาเจลอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดแบบวาล์ว

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การพัฒนาเจลอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดแบบวาล์ว
นักวิจัย : อรวรรณ ชัยลภากุล
คำค้น : กระบวนการผลิตแก๊สโซฮอล์ , โมเลกูลาร์ซีฟ
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2555
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=IUG5280002 , http://research.trf.or.th/node/6194
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

Project Period : September 2009 – September 2011 รายงานฉบับสมบูรณ์โครงการ “การพัฒนาเจลอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดแบบวาล์ว” นี้ ได้ทำการศึกษาผลของสารเติมแต่ง ปริมาณฟูมซิลิกา ขนาดฟูมซิลิกาในเจลอิเล็กโทรไลต์ต่อสมรรถนะของแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดแบบมีวาล์วควบคุม ซึ่งจะแบ่งการทดลองเป็นสองส่วนคือส่วนที่ใช้เจลอิเล็กโทรไลต์ที่ผสมสารเติมแต่งต่างๆ ได้แก่ พอลิพิโรล (PPy) พอลิเอทิลีนไดออกซี/พอลิสไตรีนซัลโฟเนต (PEDOT:PSS) พอนโซ เอสเอส (Pss) ของเหลวไออนิก (IL) ทำการวัดค่าการนำไฟฟ้า การสูญเสียไฮโดรเจนและออกซิเจนของอิเล็กโทรไลต์ด้วยเทคนิคไซคลิกโวลแทมเมทรี และทดสอบประสิทธิภาพแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดแบบมีวาล์วควบคุมที่ใช้เจลอิเล็กโทรไลต์ที่พัฒนาขึ้น พบว่า การวัดค่าการนำไฟฟ้านั้นสามารถบอกแนวโน้มของเจลอิเล็กโทรไลต์ที่เหมาะสมได้ แต่ไม่สามารถบ่งบอกถึงสูตรเจลอิเล็กโทรไลต์ที่เหมาะสมได้ โดยในการวัดค่าการนำไฟฟ้านั้นยังคงต้องทำการทดสอบประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ควบคู่ด้วยเพื่อให้ผลการทดลองที่แน่นอน โดยเจลอิเล็กโทรไลต์ที่ให้ค่าการนำไฟฟ้าและค่าความจุไฟฟ้าที่สูงกว่าการไม่เติมสารเติมแต่ง ได้แก่ เจลอิเล็กโทรไลต์ที่เติมสารเติมแต่ง พอลิพิโรลและ พอนโซ เอสเอส ส่วนเจลอิเล็กโทรไลต์ที่เติมสารเติมแต่งของเหลวไอออนิก จะช่วยลดการสูญสียไฮโดรเจนและออกซิเจนได้ ขณะที่การทดลองอีกส่วนจะใช้โซเดียมซัลเฟตผสมกับสารเติมแต่งต่างๆ ซึ่งจากการศึกษาผลในอิเล็กโทรไลต์เหลว พบว่า โซเดียมซัลเฟต ช่วยเพิ่มสมรรถนะของแบตเตอรี่ โดยให้ค่าความจุมากขึ้นร้อยละ 6.85 และมีประสิทธิภาพ เพิ่มขึ้นร้อยละ 2.35 เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ที่ไม่มีการเติมโซเดียมซัลเฟต ดังนั้นในส่วนของเจลอิเล็กโทรไลต์จึงเตรียมจากฟูมซิลิกา กรดซัลฟิวริก สารเติมแต่งโซเดียมซัลเฟต และสารเติมแต่งต่างๆ ได้แก่ สารประกอบแอลดิไฮด์ วานิลลิน พอลิเมทิลเมทาคริเลต พอลิแอคริลาไมด์ และพอลิพิโรล จากการทดสอบระยะเวลาในการเกิดเจลและความแข็งของเจล พบว่าการเพิ่มปริมาณซิลิกา สารประกอบแอลดิไฮด์ วานิลลินและพอลิแอคริลาไมด์ ส่งผลให้ระยะเวลาในการเกิดเจลสั้นลงและทำให้ความแข็งของเจลเพิ่มขึ้น ผลการวิเคราะห์เทคนิคไซคลิกโวแทมเมทรี พบว่าเจลอิเล็กโทรไลต์ช่วยลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรเจนและออกซิเจน และการเพิ่มปริมาณสารประกอบแอลดิไฮด์และวานิลลินจะช่วยลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรเจนและออกซิเจนได้มากขึ้น ผลการทดสอบสมรรถนะในแบตเตอรี่ขนาด 4 แอมป์แปร์-ชั่วโมง ภายใต้สภาวะการใช้งานจนคายประจุหมด (100% Depth of Discharge, DoD) พบว่าเมื่อไม่เติมสารเติมแต่งเจลแบตเตอรี่จะให้ค่าความจุโดยรวมสูงกว่าแบตเตอรี่ที่มีอิเล็กโทรไลต์ในสภาวะเหลว โดยเจลที่เตรียมจากฟูมซิลิกา 5% w/v จะให้แนวโน้มค่าความจุมากที่สุด และเมื่อมีการเติมสารเติมแต่งพบว่าเจลที่เตรียมจากฟูมซิลิกา 4% w/v และ สารประกอบแอลดิไฮด์ 0.005 %w/v ให้แนวโน้มค่าความจุที่อัตราการคายประจุสูงกว่าเจลแบตเตอรี่ที่เตรียมจากฟูมซิลิกา 5% w/v ร้อยละ 6.34 โดยให้ค่าความจุในการคายประจุที่อัตราต่ำใกล้เคียงกัน นอกจากนี้ยังพบว่าเจลแบตเตอรี่ที่เตรียมขึ้นในงานวิจัยนี้ให้ค่าสมรรถนะสูงกว่าเจลแบตเตอรี่ที่ใช้ทั่วไปในทางการค้าเมื่อทดสอบในแบตเตอรี่ขนาด 7 แอมป์แปร์-ชั่วโมง และยังพบว่าเจลแบตเตอรี่มีอัตราการคายประจุด้วยตัวเอง (self discharge) ช้ากว่าแบตเตอรี่ที่มีอิเล็กโทรไลต์ในภาวะเหลว โดยหลังเก็บเป็นระยะเวลา 3 เดือน เจลแบตเตอรี่มีความจุที่เหลืออยู่ร้อยละ 93 ซึ่งสูงกว่าแบตเตอรี่ที่มีอิเล็กโทรไลต์ในสภาวะของเหลวประมาณร้อยละ 6 โดยที่เมื่อตรวจสอบผิวหน้าของแผ่นธาตุลบของแบตเตอรี่ (แผ่นธาตุตะกั่ว) ด้วยเทคนิคการใช้กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราด พบว่า สารเติมแต่งไม่เกิดปฏิกิริยาต่อผิวหน้าแผ่นธาตุตะกั่วแต่จะส่งผลต่อลักษณะการเกิดของผลึกซัลเฟตที่แตกต่างกัน ซึ่งเจลแบตเตอรี่ที่พัฒนาขึ้นนั้นยังสามารถใช้งานที่อุณหภูมิสูงได้ และสามารถนำไปใช้งานได้จริงในอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆได้อย่างดี This final report of “Development of gelled electrolyte for valve-regulated lead-acid battery” project studied the effects of additives, fumed silica content and fumed silica particle sizes in gel electrolyte on performance of valve-regulated lead-acid (VRLA) batteries. The experimental divide two parts. First investigate the conductivity, hydrogen-oxygen evolution by cyclic voltammetry and battery’s performance of gel electrolyte mixed with additive i.e. Polypyrrole doped composite with carbon black (PPy), Poly(ethylenedioxythiophene)/Poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS), Ponceau SS (Pss) and ionic liquid (IL). The results exhibited that the conductivity advise the tendency of proper gel electrolytes, also it could unidentified the best formulation of gel electrolyte. For certainty, the performance of battery and conductivity measurement was tested concurrently. The gel electrolyte with mixed of PPy and mixed Pss provide high conductivity and capacity. For gel electrolyte with mixed of IL can reduce the hydrogen-oxygen evolution. Second part shows investigation of gel electrolyte with mixed sodium sulfate and additives. Preliminary result shows that adding sodium sulfate in liquid electrolyte increases discharge capacity and efficiency about 6.85% and 2.35 %, respectively. So that in this study the gel electrolytes were prepared from fumed silica, sulfuric acid sodium sulfate and different additives (aldehyde, vanilline, polymethyl methacrylate, polyacrylamide and polypyrrole). The results show that higher silica content and the presence of aldehyde, vanilline or polyacrylamide shorthen the gelling time and increase the gel strength. Based on CV results, gel electrolytes have lower hydrogen and oxygen evolution compared to the conventional liquid electrolyte. Addition of aldehyde or vanilline in gel electrolyte further reduces hydrogen and oxygen evolution. Different electrolyte formulations were filled into the 4 Ah VRLA batteries to test the battery performance under 100% depth of discharge conditions. The results show that without additive, the gel electrolyte prepared with 5%w/v fumed silica was found to yield the highest performance. The addition of 0.005 %w/v aldehyde in 4%w/v fumed silica increases discharge capacity on high rate discharge test by 6.34% compared to gel electrolyte prepared with 5%w/v fumed silica with no additive. It even gives higher performance than the commercial gel battery. The results of the self-discharge test show that prepared gel battery still has 93 % capacity after has been stored for 3 months, which is about 6% higher than the conventional liquid electrolyte battery. When the negative plates of battery (Pb) were analyzed by scanning electron microscopy technique, it found that the additives had no reaction on the surface of lead plate but they caused the different lead sulfate crystals on the surface. The gel invented battery can operate at high temperature and apply to electrical equipments with good performance.

บรรณานุกรม :
อรวรรณ ชัยลภากุล . (2555). การพัฒนาเจลอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดแบบวาล์ว.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
อรวรรณ ชัยลภากุล . 2555. "การพัฒนาเจลอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดแบบวาล์ว".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
อรวรรณ ชัยลภากุล . "การพัฒนาเจลอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดแบบวาล์ว."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2555. Print.
อรวรรณ ชัยลภากุล . การพัฒนาเจลอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดแบบวาล์ว. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2555.