การกำจัดธาตุคาร์บอนส่วนเกินในผงขั้วแคโทดของถ่านอัลคาไลน์ที่ผิดมาตรฐาน

Abstract

สารแมงกานีสไดออกไซด์จากการตกตะกอนด้วยวิธีไฟฟ้าเคมี (Electrolytic Manganese Dioxide, EMD) เป็นหนึ่งในวัตถุดิบหลักของการผสมผงขั้วแคโทด อันเป็นส่วนประกอบสำคัญในการผลิตแบตเตอรี่ชนิดปฐมภูมิ (Primary Battery) เช่น แบตเตอรี่อัลคาไลน์ (Alkaline Battery), แบตเตอรี่สังกะสี-คาร์บอน (Zinc-carbon Battery) เป็นต้น ในโรงงานอุตสาหกรรมผลิตแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ กระบวนการผสมสารสามารถเกิดความผิดพลาดขึ้นทำให้มีการเจือปนของธาตุคาร์บอนในสารแมงกานีสไดออกไซด์นี้ ส่งผลให้ได้ผงขั้วแคโทดที่ไม่ได้มาตรฐาน และไม่สามารถนำไปเป็นส่วนประกอบของแบตเตอรี่ชนิดปฐมภูมิได้ โครงการวิจัยนี้จึงศึกษาสภาวะที่เหมาะสมของปฏิกิริยาออกซิเดชั่นด้วยแก๊สออกซิเจนเพื่อการกำจัดธาตุคาร์บอนส่วนเกินให้หลงเหลือน้อยที่สุด และสารประกอบแมงกานีสไดออกไซด์ (Manganese Dioxide, Mn₂O) ที่เหลือต้องคงสภาพเดิม (ไม่มีการเปลี่ยนแปลงเฟส) ในการทดลองนี้ได้ทำการศึกษาตัวแปร คือ อุณหภูมิที่ 450, 500 องศาเซลเซียส, อัตราการไหลของแก๊สที่ 10, 30, 50, 90 ลูกบาศก์เซนติเมตร ที่ระยะเวลาคงที่ 6 ชั่วโมงจากผลการทดลองที่ได้ดำเนินการแล้วพบว่า เมื่ออุณหภูมิ และอัตราการไหลของแก๊สที่ 500 องศาเซลเซียส, ของแก๊ส 50 ลูกบาศก์ เซนติเมตรต่อนาที ตามลำดับ สามารถกำจัดธาตุคาร์บอนออกจากผงขั้วแคโทดได้มากที่สุด ซึ่งพิจารณาจากผลการวิเคราะห์โครงผลึกของสารด้วยเครื่องวัดการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (X-ray diffractometer, XRD) และการวิเคราะห์ปริมาณของธาตุคาร์บอนด้วยเครื่องวิเคราะห์หาปริมาณธาตุที่เป็นองค์ประกอบของสารอินทรีย์ (CHNS Analyzer)