क्षारीय बैटरी एक बैटरी जिसमें उसके इलेक्ट्रोलाइट रचना का पीएच बुनियादी है। यह इस बैटरी और कई अन्य लोगों के बीच मुख्य अंतर है जहां इसके इलेक्ट्रोलाइट्स अम्लीय हैं; जैसा कि जस्ता-कार्बन बैटरी के साथ होता है, जो एनएच 4 सीएल लवण का उपयोग करते हैं, या यहां तक कि कार बैटरी में केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड।
यह एक सूखी कोशिका भी है, क्योंकि मूल इलेक्ट्रोलाइट्स नमी के कम प्रतिशत के साथ एक पेस्ट के रूप में होते हैं; लेकिन इलेक्ट्रोड के प्रति रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग लेने वाले आयनों के प्रवास की अनुमति देने के लिए पर्याप्त है, और इस प्रकार, इलेक्ट्रॉन सर्किट को पूरा करें।
स्रोत: फ़्लिकर के माध्यम से माइक मोजार्ट।
ऊपर चित्र एक Duracell 9V बैटरी है, जो क्षारीय बैटरी के सबसे प्रसिद्ध उदाहरणों में से एक है। जितनी बड़ी बैटरी होगी, उसकी जीवन और कार्य क्षमता उतनी ही अधिक होगी (विशेषकर यदि उनका उपयोग ऊर्जा-गहन उपकरणों के लिए किया जाता है)। छोटे उपकरणों के लिए, आपके पास एए और एएए बैटरी है।
उनकी इलेक्ट्रोलाइट रचना के पीएच के अलावा एक और अंतर यह है कि, रिचार्जेबल या नहीं, वे आम तौर पर एसिड बैटरी से अधिक समय तक रहते हैं।
क्षारीय बैटरी घटक
जिंक-कार्बन बैटरी में, दो इलेक्ट्रोड होते हैं: एक जिंक का, और दूसरा ग्रेफाइटिक कार्बन का। इसके "मूल संस्करण" में ग्रेफाइट होने के बजाय एक इलेक्ट्रोड, मैंगनीज (IV) ऑक्साइड, MnO 2 में ग्रेफाइट होता है।
दोनों इलेक्ट्रोड की सतह को प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न ठोस पदार्थों द्वारा भस्म और कवर किया जा रहा है।
स्रोत: लीड धारक, विकिमीडिया कॉमन्स से
इसके अलावा, सेल कंटेनर के रूप में एक सजातीय जस्ता सतह के साथ एक टिन के बजाय, कॉम्पैक्ट डिस्क (शीर्ष छवि) की एक श्रृंखला है।
सभी डिस्क के केंद्र में MnO 2 की एक छड़ होती है, जिसके ऊपरी सिरे पर एक इन्सुलेट वॉशर होता है और बैटरी के धनात्मक टर्मिनल (कैथोड) को चिह्नित करता है।
ध्यान दें कि डिस्क एक छिद्रपूर्ण और एक धातु की परत के साथ कवर की जाती है; उत्तरार्द्ध एक पतली प्लास्टिक की फिल्म भी हो सकती है।
सेल का आधार नकारात्मक टर्मिनल है, जहां जस्ता ऑक्सीकरण करता है और इलेक्ट्रॉनों को रिलीज करता है; लेकिन बैटरी के शीर्ष, इसके धनात्मक टर्मिनल तक पहुँचने के लिए इन्हें एक बाहरी सर्किट की आवश्यकता होती है।
जिंक की सतह चिकनी नहीं है, जैसा कि लेक्लेन्ची कोशिकाओं के मामले में है, लेकिन खुरदरा; अर्थात्, उनके पास कई छिद्र और एक बड़ा सतह क्षेत्र है जो बैटरी की गतिविधि को बढ़ाता है।
मूल इलेक्ट्रोलाइट्स
बैटरी का आकार और संरचना प्रकार और डिजाइन के अनुसार बदल जाती है। हालांकि, सभी क्षारीय बैटरियों में आम तौर पर उनकी इलेक्ट्रोलाइट संरचना का एक मूल पीएच होता है, जो कि पेस्ट के मिश्रण के लिए NaOH या KOH के अतिरिक्त होने के कारण होता है।
दरअसल, यह ओएच आयन है - जो उन वस्तुओं द्वारा प्रदान की गई विद्युत ऊर्जा के लिए जिम्मेदार प्रतिक्रियाओं में भाग लेते हैं।
कार्यकरण
जब क्षारीय बैटरी को उपकरण से जोड़ा गया है और चालू किया गया है, तो जस्ता तुरंत ओएच के साथ प्रतिक्रिया करता है - पेस्ट से:
Zn (s) + 2OH - (aq) => Zn (OH) 2 (s) + 2e -
जस्ता के ऑक्सीकरण द्वारा जारी 2 इलेक्ट्रॉन बाहरी सर्किट की यात्रा करते हैं, जहां वे डिवाइस के इलेक्ट्रॉनिक तंत्र को शुरू करने के लिए जिम्मेदार हैं।
फिर, वे सकारात्मक टर्मिनल (+), कैथोड के माध्यम से बैटरी पर लौटते हैं; यही है, वे MnO 2 -ग्राफाइट इलेक्ट्रोड के माध्यम से यात्रा करते हैं । चूंकि पास्ता में एक निश्चित आर्द्रता होती है, इसलिए निम्नलिखित प्रतिक्रिया होती है:
2MnO 2 (s) + 2H 2 O (l) + 2e - => 2MnO (OH) (s) + 2OH - (aq)
अब MnO 2 Zn के इलेक्ट्रॉनों को कम करता है या प्राप्त करता है। यह इस कारण से है कि यह टर्मिनल कैथोड से मेल खाता है, जहां कमी होती है।
ध्यान दें कि ओएच - चक्र के अंत में पुनर्जीवित होता है Zn के ऑक्सीकरण को फिर से शुरू करने के लिए; दूसरे शब्दों में, वे पाउडर के जस्ता के साथ फिर से संपर्क में आने तक पेस्ट के बीच में फैल जाते हैं।
इसी तरह, गैसीय उत्पाद नहीं बनते हैं, जैसा कि जस्ता-कार्बन सेल के साथ होता है, जहां एनएच 3 और एच 2 उत्पन्न होते हैं ।
एक बिंदु आएगा जहां इलेक्ट्रोड की पूरी सतह को बैटरी के उपयोगी जीवन को समाप्त करते हुए Zn (OH) 2 और MnO (OH) के ठोस द्वारा कवर किया जाएगा ।
रिचार्जेबल बैटरीज़
वर्णित क्षारीय बैटरी रिचार्जेबल नहीं है, इसलिए एक बार "मृत" होने के बाद इसे फिर से उपयोग करने का कोई तरीका नहीं है। यह रिचार्जेबल लोगों के साथ ऐसा नहीं है, जो प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया होने की विशेषता है।
प्रतिक्रियावादियों को उत्पादों को वापस करने के लिए, एक विद्युत प्रवाह को विपरीत दिशा में लागू किया जाना चाहिए (एनोड से कैथोड तक नहीं, लेकिन कैथोड से एनोड तक)।
रिचार्जेबल क्षारीय बैटरी का एक उदाहरण NiMH है। इसमें एक NiOOH एनोड होता है, जो निकल हाइड्राइड कैथोड में इलेक्ट्रॉनों को खो देता है। जब बैटरी का उपयोग किया जाता है तो यह डिस्चार्ज हो जाता है, और यही वह जगह है जहां से प्रसिद्ध वाक्यांश "बैटरी चार्ज" होता है।
इस प्रकार, इसे आवश्यकतानुसार सैकड़ों बार रिचार्ज किया जा सकता है; हालाँकि, समय को पूरी तरह से उलट नहीं किया जा सकता है और मूल स्थितियाँ (जो अप्राकृतिक होंगी) तक पहुँच गई हैं।
इसके अलावा, इसे अनियंत्रित तरीके से रिचार्ज नहीं किया जा सकता है: निर्माता के अनुशंसित दिशानिर्देशों का पालन किया जाना चाहिए।
यही कारण है कि जितनी जल्दी या बाद में ये बैटरियां खराब हो जाती हैं और अपनी प्रभावशीलता खो देती हैं। हालांकि, यह जल्दी से डिस्पोजेबल नहीं होने का लाभ है, संदूषण में कम योगदान देता है।
अन्य रिचार्जेबल बैटरी निकल-कैडमियम और लिथियम बैटरी हैं।
अनुप्रयोग
स्रोत: Pxhere
क्षारीय बैटरियों के कुछ प्रकार इतने छोटे होते हैं कि उनका उपयोग घड़ियों, रिमोट कंट्रोल, घड़ियों, रेडियो, खिलौने, कंप्यूटर, कंसोल, फ्लैश लाइट आदि में किया जा सकता है। अन्य लोग स्टार वार्स क्लोन की एक मूर्ति से बड़े हैं।
वास्तव में, ये बाजार पर मौजूद हैं जो अन्य प्रकार की बैटरी (कम से कम घर के उपयोग के लिए) पर प्रबल होते हैं। वे लंबे समय तक चलते हैं और पारंपरिक Leclanché बैटरी की तुलना में अधिक बिजली उत्पन्न करते हैं।
हालांकि जस्ता-मैंगनीज बैटरी में विषाक्त पदार्थ, अन्य बैटरी शामिल नहीं हैं, उदाहरण के लिए पारा के उन, पर्यावरण पर उनके संभावित प्रभाव के बारे में एक बहस खोलते हैं।
दूसरी ओर, क्षारीय बैटरी तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में बहुत अच्छी तरह से काम करती हैं; वे 0 डिग्री सेल्सियस से भी नीचे काम कर सकते हैं, इसलिए वे उन उपकरणों के लिए विद्युत ऊर्जा का एक अच्छा स्रोत हैं जो बर्फ से घिरे हैं।
संदर्भ
- कंपकंपी और एटकिंस। (2008)। अकार्बनिक रसायन शास्त्र। (चौथा संस्करण)। मैक ग्रे हिल।
- Whitten, डेविस, पेक और स्टेनली। (2008)। रसायन विज्ञान। (8 वां संस्करण।)। सेनगेज लर्निंग।
- बॉबी। (१० मई २०१४)। सबसे भरोसेमंद क्षारीय बैटरी के बारे में अधिक जानें। से पुनर्प्राप्त: upsbatterycenter.com
- Duracell। (2018)। अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न: विज्ञान। से पुनर्प्राप्त: duracell.mx
- बोयर, टिमोथी। (19 अप्रैल, 2018)। अल्कलीन और गैर-क्षारीय बैटरी के बीच अंतर क्या है? Sciencing। से पुनर्प्राप्त: Sciencing.com
- माइकल डब्ल्यू डेविडसन और द फ्लोरिडा स्टेट यूनिवर्सिटी। (2018)। क्षारीय-मैंगनीज बैटरी। से पुनर्प्राप्त: micro.magnet.fsu.edu