ถ่านไฟฉาย มีกี่แบบ แต่ละแบบใช้งานต่างกันหรือไม่?

ในชีวิตประจำวันของเรานั้นมักจะวนเวียนอยู่กับของใช้จำเป็นหลาย ๆ อย่าง เช่น “ถ่านไฟฉาย” รวมไปถึงแบตเตอรี่พกพาต่าง ๆ เป็นอุปกรณ์เก็บประจุไฟฟ้าเล็ก ๆ ซึ่งสิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิดในปัจจุบัน ในบทความนี้ KACHA ขอพาไปทำความเข้าใจว่าแต่ละขนาด และแต่ละชนิดใช้งานของถ่านไฟฉายนั้นแบบไหนกันบ้าง

ถ่านไฟฉาย คืออะไร?

ถ่านไฟฉาย เป็นเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่ไม่ใช้สารละลายที่เป็นของเหลว เรียกว่า เซลล์แห้ง (Dry cell) ซึ่งถ่านไฟฉายทั่วไปจะเรียกว่า เซลล์แบบ ซิงค์คลอไรด์ (Zinc Chloride) ประกอบด้วยแท่งแกรไฟต์อยู่ตรงกลางเป็นขั้วแคโทดมีอิเล็กโทรไลต์เป็นส่วนผสมของแมงกานีส (IV), ออกไซด์ (MnO2), แอมโมเนียมคลอไรด์ (NH4Cl), ซิงค์คลอไรด์ (ZnCl2), แป้งเปียก, ผงคาร์บอน และน้ำคลุกเคล้าอยู่ด้วยกันในลักษณะเป็นอิเล็กโทรไลต์ชื้น สารทั้งหมดบรรจุอยู่ในกล่องสังกะสี อาจหุ้มด้วยกระดาษ แผ่นพลาสติก หรือโลหะสเตนเลส เพื่อป้องกันไม่ให้สารภายในรั่วออกมา ด้านบนของแท่งแกรไฟต์ ครอบด้วยโลหะสังกะสีอีกชิ้นหนึ่ง ส่วนด้านล่างมีแผ่นสังกะสีทำหน้าที่เป็นขั้วแอโนด และเมื่อครบขั้นจึงเกิดเป็นพลังงานวิ่งผ่านเซลล์ และนำไปใช้ประโยชน์ได้นั่นเอง

210311-Content-ถ่านไฟฉาย-มีกี่แบบ-แต่ละแบบใช้งานต่างกันหรือไม่02

ถ่านไฟฉายถือเป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากพลังงานทางเคมี แหล่งกำเนิดไฟฟ้าจากพลังงานทางเคมีเป็นไฟฟ้าชนิดกระแสตรง (Direct Current) สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ

1. เซลล์ปฐมภูมิ (Primary Cell)

เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่ให้กระแสไฟฟ้าตรง โดยใช้แผ่นสังกะสี และแผ่นทองแดงจุ่มลงในสารละลายของกรดกำมะถันอย่างเจือจาง มีแผ่นทองแดงเป็นขั้วบวก แผ่นสังกะสีเป็นขั้วลบ เรียกว่า เซลล์วอลเทอิก เมื่อต่อเซลล์กับวงจรภายนอก จะมีกระแสไฟฟ้าไหลจากแผ่นทองแดงไปยังแผ่นสังกะสี ขณะที่เซลล์วอลเทอิกจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับหลอดไฟ แผ่นสังกะสี จะค่อย ๆ กร่อนไปทีละน้อย ซึ่งจะเป็นผลทำให้กำลังในการจ่ายกระแสไฟฟ้าลดลงด้วย และเมื่อใช้ไปจนกระทั่งแผ่นสังกะสีกร่อนมาก ต้องเปลี่ยนสังกะสีใหม่ จึงจะทำให้การจ่ายกระแสไฟฟ้าได้ต่อไปเท่าเดิม

ข้อดี คือ เมื่อสร้างเสร็จสามารถนำไปใช้ได้ทันที

ข้อเสีย คือ ผู้ใช้จะต้องคอยเปลี่ยนแผ่นสังกะสีทุกครั้งที่เซลล์จ่ายกระแสไฟฟ้าลดลง แต่อย่างไรก็ตามเซลล์วอลเทอิกนี้ถือว่าเป็นต้นแบบของการประดิษฐ์เซลล์แห้ง (Dry Cell) หรือถ่านไฟฉายในปัจจุบัน ทั้งเซลล์เปียกและเซลล์แห้งนี้เรียกว่า เซลล์ปฐมภูมิ (Primary Cell)

2. เซลล์ทุติยภูมิ (Secondary Cell)

เป็นเซลล์ไฟฟ้าที่สร้างขึ้นแล้วต้องนำไปประจุไฟเสียก่อนจึงจะนำมาใช้ และเมื่อใช้ไฟหมดแล้ว ก็สามารถนำไปประจุไฟใช้ได้อีก โดยไม่ต้องเปลี่ยนส่วนประกอบภายใน และเพื่อให้มีกระแสไฟฟ้ามาก จะต้องใช้เซลล์หลายแผ่นต่อกันแบบขนาน แต่ถ้าต้องการให้แรงดันกระแสไฟฟ้าสูงขึ้นก็ต้องใช้เซลล์หลาย ๆ แผ่นแบบอนุกรม เซลล์ไฟฟ้าแบบนี้มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า สตอเรจเซลล์ หรือสตอเรจแบตเตอรี่ (Storage Battery)

ชนิดของถ่านไฟฉาย

เราสามารถแบ่งตามชนิดของถ่านไฟฉายได้ ดังนี้

ถ่านไฟฉายแบบใช้แล้วทิ้ง

ถ่านเขียว ถ่านดำ ถ่านไฟฉายทั่วไป เป็นสารประกอบจาก Zinc Chloride มีราคาย่อมเยาว์ แต่มีความจุที่น้อยจึงอาจต้องเปลี่ยนบ่อย ส่วนคำถามว่าถ่านเขียวและถ่านดำใช้ต่างกันอย่างไรนั้น จากการค้นคว้าจึงพบว่า ถ่านเขียว เหมาะกับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการกำลังไฟมาก เช่น ไฟฉาย หรือมอเตอร์ เป็นต้น ส่วนถ่านดำ จะเหมาะกับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการกำลังไฟน้อยแต่ยาวนานกว่า เช่น นาฬิกา เป็นต้น ซึ่งจะเป็นผลจากกรรมวิธีการผลิตของตัวถ่านไฟฉาย จึงทำให้ถ่านประเภทเดียวกันให้คุณสมบัติการใช้งานที่ต่างกันนั่นเอง
ถ่านอัลคาไลน์ หรือ Alkali metal hydroxide เป็นสารประกอบที่ให้กำลังไฟฟ้าได้เสถียรกว่า จึงเหมาะกับอุปกรณ์ที่ต้องการกำลังไฟมากกว่า เช่น รถบังคับของเล่น, มอเตอร์ต่าง ๆ, ไฟฉายกำลังสูง, ไฟแฟลชกล้องถ่ายภาพ เป็นต้น
ถ่านซิลเวอร์ หรือ Silver Oxide มักพบในถ่านกระดุมของอุปกรณ์ที่มีการใช้งานยาวนาน เพราะสามารถเก็บประจุได้ดี

ถ่านไฟฉายแบบใช้แล้วทิ้งมีสารประกอบที่เป็นพิษบรรจุอยู่จึงไม่ควรแกะออก ปัจจุบันได้มีความตระหนักถึงปัญหาขยะมีพิษที่เพิ่มมากขึ้นทั่วโลก เราจึงควรทิ้งถ่านไฟฉายให้ถูกที่เพื่อนำไปกำจัดอย่างถูกวิธี เป็นการช่วยลดปัญหาสิ่งแวดล้อมไปได้ในตัว

ถ่านไฟฉายแบบชาร์จได้

Ni-Cd (นิเกิล-แคดเมียม) หรือถ่านชาร์จในยุคแรก ให้กำลังไฟที่ 1.2 V แต่มีความจุที่ต่ำ และเมื่อชาร์จด้วยความเร็วมักมีอุณภูมิสูง และยังมี Memory Effect ที่ทำให้การชาร์จเมื่อยังใช้ไม่หมดนั้นไปทำให้ความจุของถ่านลงลดเรื่อย ๆ และคลายประจุไฟฟ้าเร็วอีกด้วย จึงทำให้เสื่อมความนิยมลงเมื่อมีถ่านประเภท Ni-MH เข้ามาแทนที่
Ni-MH (นิกเกิล เมทัลไฮไดรต์) เป็นถ่านชาร์จที่เข้ามาแทนที่ ถ่านแบบ Ni-Cd ให้กำลังไฟที่ 1.2 V เท่ากัน แต่มีความจุที่มากกว่า ทั้งยังมี Memory Effect ที่ต่ำกว่ามาก จึงทำให้สามารถใช้งานได้ยาวนานคุ้มค่ากว่า ทั้งยังสามารถชาร์จซ้ำเมื่อไรก็ได้อีกด้วย ปัจจุบันถ่านแบบ Ni-MH ยังคงได้รับความนิยมมากที่สุด แม้ว่าจะมีถ่านชาร์จแบบ Li-ion ที่มีคุณสมบัติดีกว่าเข้ามาในตลาดแล้วก็ตาม
Li-Po (ลิเธียมพอร์ลิเมอร์) มักใช้ในอุปกรณ์เครื่องบินไฟฟ้า Drone หรือ รถบังคับวิทยุ ข้อดีคือ สามารถเก็บพลังงานไฟฟ้าได้มากกว่าแบบ Ni-Cd (นิเกิล-แคดเมียม) ถึง 350 % และน้ำหนักที่น้อยกว่า 10 – 20 % โดยประมาณ ซึ่งตามประสิทธิภาพถือได้ว่าดีกว่าแบบ Ni-MH (นิกเกิล เมทัลไฮไดรต์) แต่มีข้อเสียคือ เมื่อจ่ายไฟมาก ๆ จะร้อน และอาจเกิดการบวมจนระเบิดได้หากถูกใช้ในวงจรที่ไม่ได้มาตรฐาน และจำเป็นอย่างมากที่ต้องมีเครื่องชาร์จที่เหมาะสมโดยเฉพาะ
Li-ion (ลิเธียมไอออน) ได้รับความนิยมมากขึ้นในปัจจุบัน มักเห็นในถ่านขนาด 18650 ซึ่ง Li-ion สามารถให้กำลังไฟได้ถึง 3.7 V และมีความจุที่สูงกว่า Ni-MH มาก แต่เดิมที่มักมีปัญหาความร้อนสูงเมื่อมีการคลายประจุต่อเนื่องจนเกิดการระเบิดนั้น ได้ถูกแก้ไขด้วยการบรรจุวงการกันกระชากลงไปในตัวถ่านแล้วในปัจจุบัน จึงทำให้ถ่านแบบ Li-ion มีความปลอดภัย และน่าใช้มากขึ้นในปัจจุบัน ทุกวันนี้เริ่มมีอุปกรณ์ที่ใช้ถ่าน Li-ion แบบ 18650 มากขึ้นเรื่อย ๆ ทั้งอุปกรณ์งานช่าง หรือแม้แต่ในคอมพิวเตอร์พกพาก็ตาม จุดสังเกตคือ แบตยิ่งความจุสูงจะยิ่งแปรผกผันกับความสามารถในการให้กำลังไฟนั่นเอง

210311-Content-ถ่านไฟฉาย-มีกี่แบบ-แต่ละแบบใช้งานต่างกันหรือไม่03

การเลือกใช้ถ่านไฟฉาย

ปัจจุบันถ่านที่วางขายกันตามท้องตลาดนั้น จะมีให้พบเห็นกัน อยู่ 3 ขนาด คือ

ถ่านไฟฉาย UM-3SP	เป็นถ่านไฟฉายขนาดเล็ก มีแรงดันไฟฟ้า 1.5 โวลต์ 2 แอมแปร์ เหมาะสำหรับ นาฬิกาปลุก, ของเล่นรีโมท, วิทยุเทป
ถ่านไฟฉาย UM-2SP	เป็นถ่านไฟฉายขนาดกลาง มีแรงดันไฟฟ้า 1.5 โวลต์ 3 แอมแปร์ เหมาะสำหรับ กล้อง, เกมส์, วิทยุเทปพกพา
ถ่านไฟฉาย UM-1ST	เป็นถ่านไฟฉายขนาดใหญ่ มีแรงดันไฟฟ้า 1.5 โวลต์ 5 แอมแปร์ เหมาะสำหรับ ไฟฉาย, วิทยุทรานซิสเตอร์, นาฬิกา