A Simple Electrochemical Experiment Kit Made from Electrolyte Gels

Abstract

This research focused on the properties and stability of gel electrolytes in galvanic cells for simple battery construction and compared their efficiency in electroplating and metal purification to conventional dry cells. The findings were 1) Galvanic cells with 1.0 M CuSO4 and ZnSO4 electrolytes mixed with agar-carrageenan, carrageenan, and gelatin had initial voltages of 1.076 V, 1.093 V, and 1.095 V, respectively. After 6 hours, the voltages decreased to 0.974 V, 0.989 V, and 0.954 V, respectively. 2) A prototype gel battery made of six cells using 0.10 M CuSO4 and ZnSO4 mixed with carrageenan had an initial voltage of 6.433 V, which dropped to 5.173 V after 6 hours. 3) Zinc electroplating of iron nails using a 6-cell gel battery achieved an efficiency of 93.5965%, higher than the 8.2044% efficiency obtained with a 6 V dry cell. 4) Purifying zinc from AZ70 aluminum-zinc alloy sheets (0.23 mm) with the 6-cell gel battery had a yield of 90.53%, better than the 15.45% yield using a 6 V dry cell. In conclusion, the 6-cell gel battery showed stable electric potential for over 6 hours and performed well in electroplating and metal purification. This suggests that the gel electrolyte battery could be a good alternative to dry cells for laboratory use.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาสมบัติของเจลอิเล็กโทรไลต์และความคงทนของศักย์ไฟฟ้าของเซลล์กัลวานิกที่เตรียมจากเจลอิเล็กโทรไลต์ ในการประยุกต์สร้างแบตเตอรี่อย่างง่าย และนำไปศึกษาประสิทธิภาพของการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าและการทำโลหะให้บริสุทธิ์เปรียบเทียบกับถ่านไฟฉาย ผลการวิจัยพบว่า 1) ความคงทนของค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์กัลวานิกที่เตรียมจากสารละลายอิเล็กโทรไลต์ CuSO4 และ ZnSO4 เข้มข้น 1.00 M ผสมวุ้นผสมคาร์ราจีแนน คาร์ราจีแนน และเจลาติน มีศักย์ไฟฟ้าเริ่มต้น 1.076 V, 1.093 V, และ 1.095 V ตามลำดับ หลัง 6 ชั่วโมงศักย์ไฟฟ้าลดลงเหลือ 0.974 V, 0.989 V และ 0.954 V ตามลำดับ 2) การสร้างต้นแบบแบตเตอรี่เจล 6 เซลล์ที่ทำจาก CuSO4 และ ZnSO4 ความเข้มข้น 0.10 M ผสมกับคาร์ราจีแนน ต่อวงจรอนุกรมของเซลล์กัลวานิกแต่ละเซลล์ด้วยขั้วโลหะสังกะสีและทองแดงที่เย็บติดกันด้วยคีมย้ำโลหะ มีค่าศักย์ไฟฟ้า เริ่มต้น 6.433 V หลัง 6 ชั่วโมงศักย์ไฟฟ้าลดลงเหลือ 5.173 V 3) การชุบตะปูเหล็กด้วยสังกะสีที่ใช้แบตเตอรี่จากเจลอิเล็กโทรไลต์ 6 เซลล์ มีผลได้ร้อยละที่คำนวณจากกฎของฟาราเดย์ เท่ากับ 93.5965 มีประสิทธิภาพการชุบที่สูงกว่าการใช้ถ่านไฟฉาย 6 V ที่มีผลได้ร้อยละ 8.2044 4) การแยกสังกะสีออกจากโลหะเมทัลชีท (AZ70 อลูซิงค์ 0.23 มม.) โดยใช้แบตเตอรี่จากเจลอิเล็กโทรไลต์ 6 เซลล์ มีผลได้ร้อยละเท่ากับ 90.5335 มีประสิทธิภาพการแยกสังกะสีบริสุทธิ์สูงกว่าการใช้ถ่านไฟฉาย 6 V ที่มีผลได้ร้อยละ 15.4530 สรุปได้ว่าแบตเตอรี่เจลอิเล็กโทรไลต์ 6 เซลล์ที่สร้างขึ้นมีศักย์ไฟฟ้าใกล้เคียงกับค่ามาตรฐาน มีความคงทนยาวนานกว่า 6 ชั่วโมงสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานทดแทนถ่ายไฟฉายในห้องปฏิบัติการได้