सूखी कोशिका: संरचना और कार्य - रसायन विज्ञान - 2025

एक सूखी कोशिका एक बैटरी है जिसका इलेक्ट्रोलाइटिक माध्यम में एक पेस्ट होता है और एक समाधान नहीं होता है। हालांकि, पेस्ट में नमी का एक निश्चित स्तर होता है, और इन कारणों से यह कड़ाई से सूखा नहीं है।

पानी की थोड़ी मात्रा आयनों को स्थानांतरित करने के लिए पर्याप्त है और, परिणामस्वरूप, सेल के अंदर इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह।

स्रोत: फ़्लिकर के माध्यम से एमिलियन रॉबर्ट विकोल।

पहली गीली बैटरियों पर इसका अत्यधिक लाभ यह है कि जैसा कि यह इलेक्ट्रोलाइटिक पेस्ट है, इसकी सामग्री को फैलाया नहीं जा सकता है; जो गीली बैटरियों के मामले में था, जो अपने शुष्क समकक्षों की तुलना में अधिक खतरनाक और नाजुक थे। स्पिलेज की असंभवता को देखते हुए, ड्राई सेल कई पोर्टेबल और मोबाइल उपकरणों में उपयोग करता है।

ऊपरी छवि में एक सूखी जस्ता-कार्बन बैटरी है। अधिक सटीक रूप से, यह जार्ज लेक्लेन्च स्टैक का एक आधुनिक संस्करण है। सभी में से, यह सबसे आम है और शायद सबसे सरल है।

ये उपकरण इस तथ्य के कारण एक ऊर्जा सुविधा का प्रतिनिधित्व करते हैं कि उनके पास जेब में रासायनिक ऊर्जा है जो बिजली में तब्दील हो सकती है; और इस तरह, बिजली के आउटलेट या बड़े बिजली संयंत्रों और टावरों और केबलों के अपने विशाल नेटवर्क द्वारा आपूर्ति की गई ऊर्जा पर निर्भर नहीं करता है।

सूखी कोशिका संरचना

एक सूखी कोशिका की संरचना क्या है? छवि में आप इसके कवर को देख सकते हैं, जो एक पॉलिमरिक फिल्म, स्टील और दो टर्मिनलों से ज्यादा कुछ नहीं है, जिनके इंसुलेटिंग वॉशर सामने से हटते हैं।

हालाँकि, यह केवल इसका बाहरी स्वरूप है; इसके अंदर इसके सबसे महत्वपूर्ण हिस्से होते हैं, जो इसके उचित कामकाज की गारंटी देते हैं।

प्रत्येक ड्राई सेल की अपनी विशेषताएं होंगी, लेकिन केवल जस्ता-कार्बन सेल पर विचार किया जाएगा, जिसमें से सभी बैटरी के लिए एक सामान्य संरचना की रूपरेखा तैयार की जा सकती है।

एक बैटरी को दो या दो से अधिक बैटरी के मिलन के रूप में समझा जाता है, और बाद वाले वोल्टिक सेल होते हैं, जैसा कि भविष्य के अनुभाग में समझाया जाएगा।

इलेक्ट्रोड

स्रोत: विकिपीडिया

ऊपरी छवि एक जस्ता-कार्बन बैटरी की आंतरिक संरचना को दर्शाती है। कोई फर्क नहीं पड़ता कि वोल्टाइक सेल क्या है, हमेशा दो (आमतौर पर) दो इलेक्ट्रोड होना चाहिए: एक जिसमें से इलेक्ट्रॉनों को छोड़ दिया जाता है, और दूसरा जो उन्हें प्राप्त होता है।

इलेक्ट्रोड विद्युत रूप से प्रवाहकीय सामग्री हैं, और वर्तमान होने के लिए दोनों में अलग-अलग इलेक्ट्रोनगैटिविटी होनी चाहिए।

उदाहरण के लिए, जस्ता, एक सफेद टिन जो बैटरी को घेरता है, वह है जहां इलेक्ट्रॉनों को विद्युत सर्किट (डिवाइस) के लिए छोड़ दिया जाता है जहां यह जुड़ा हुआ है।

दूसरी ओर, पूरे माध्यम में ग्रेफाइटिक कार्बन इलेक्ट्रोड है; NH ₄ Cl, ZnCl ₂ और MnO _{2 से} बने पेस्ट में भी डूबे ।

यह इलेक्ट्रोड वह है जो इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है, और ध्यान दें कि इसका प्रतीक '+' है, जिसका अर्थ है कि यह बैटरी का सकारात्मक टर्मिनल है।

टर्मिनल

जैसा कि छवि में ग्रेफाइट रॉड के ऊपर देखा गया है, सकारात्मक विद्युत टर्मिनल है; और नीचे, आंतरिक जस्ता जिसमें से इलेक्ट्रॉन प्रवाहित होते हैं, नकारात्मक टर्मिनल।

यही कारण है कि बैटरी को डिवाइस से कनेक्ट करने के सही तरीके को इंगित करने के लिए '+' या '-' को चिह्नित किया जाता है और इस तरह इसे चालू करने की अनुमति मिलती है।

रेत और मोम

हालांकि नहीं दिखाया गया है, पेस्ट को एक नम रेत और एक मोम सील द्वारा संरक्षित किया जाता है जो इसे मामूली यांत्रिक प्रभावों या आंदोलन के तहत स्टील के संपर्क में आने या आने से रोकता है।

कार्यकरण

एक सूखी कोशिका कैसे काम करती है? शुरुआत करने के लिए, यह एक वोल्टाइक सेल है, अर्थात यह रासायनिक प्रतिक्रियाओं से बिजली उत्पन्न करता है। इसलिए, कोशिकाओं के अंदर रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं होती हैं, जहां प्रजातियां इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करती हैं या खो देती हैं।

इलेक्ट्रोड एक सतह के रूप में काम करते हैं जो इन प्रतिक्रियाओं के विकास की सुविधा और अनुमति देता है। उनके आरोपों के आधार पर, प्रजातियों का ऑक्सीकरण या कमी हो सकती है।

इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए, जिंक-कार्बन बैटरी के केवल रासायनिक पहलुओं को समझाया जाएगा।

जिंक इलेक्ट्रोड ऑक्सीकरण

जैसे ही इलेक्ट्रॉनिक उपकरण चालू होता है, बैटरी जस्ता इलेक्ट्रोड को ऑक्सीकरण करके इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देगी। यह निम्नलिखित रासायनिक समीकरण द्वारा दर्शाया जा सकता है:

Zn => Zn ²⁺ + 2e ^-

यदि धातु के आसपास Zn ²⁺ बहुत अधिक है, तो एक सकारात्मक चार्ज पूर्वाग्रह होगा, इसलिए आगे ऑक्सीकरण नहीं होगा। इसलिए, Zn ²⁺ को कैथोड की ओर पेस्ट के माध्यम से फैलाना चाहिए, जहां इलेक्ट्रॉन वापस प्रवेश करेंगे।

एक बार जब इलेक्ट्रॉनों ने विरूपण साक्ष्य को सक्रिय कर दिया है, तो वे दूसरे इलेक्ट्रोड पर लौट आते हैं: ग्रेफाइट एक, इसके लिए कुछ रासायनिक प्रजातियों "प्रतीक्षा" करने के लिए।

अमोनियम क्लोराइड की कमी

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, पास्ता में एनएच ₄ सीएल और एमएनओ _{2 हैं}, ऐसे पदार्थ जो इसके पीएच अम्लीय बनाते हैं। जैसे ही इलेक्ट्रॉनों में प्रवेश होता है, निम्नलिखित प्रतिक्रियाएं होंगी:

2NH ₄ ⁺ + 2e ^- => 2NH ₃ + H ₂

दो उत्पाद, अमोनिया और आणविक हाइड्रोजन, एनएच ₃ और एच ₂, गैसें हैं, और इसलिए यदि वे अन्य परिवर्तनों से नहीं गुजरते हैं तो बैटरी को "प्रफुल्लित" कर सकते हैं; जैसे कि निम्नलिखित दो:

Zn ²⁺ + 4NH ₃ => ²⁺

H ₂ + 2MnO ₂ => 2MnO (OH)

ध्यान दें कि एनएच ₃ बनने के लिए अमोनिया को कम किया गया था (इलेक्ट्रॉनों में वृद्धि) । इन गैसों को तब पेस्ट के अन्य घटकों द्वारा बेअसर कर दिया गया था।

²⁺ परिसर कैथोड की ओर Zn ²⁺ आयनों के प्रसार की सुविधा प्रदान करता है और इस प्रकार सेल को "स्टाल" से रोकता है।

डिवाइस का बाहरी सर्किट इलेक्ट्रॉनों के लिए एक पुल के रूप में कार्य करता है; अन्यथा जिंक और ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के बीच कोई सीधा संबंध नहीं होगा। संरचना की छवि में, यह सर्किट ब्लैक केबल का प्रतिनिधित्व करेगा।

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सूखी कोशिकाएँ कई प्रकारों, आकारों और कार्यशील वोल्टेज में आती हैं। उनमें से कुछ रिचार्जेबल (प्राथमिक वोल्टीय कोशिकाएं) नहीं हैं, जबकि अन्य (द्वितीयक वोल्टेइक कोशिकाएं) हैं।

जिंक-कार्बन बैटरी में 1.5V का कार्यशील वोल्टेज होता है। उनके आकार उनके इलेक्ट्रोड और उनके इलेक्ट्रोलाइट्स की संरचना के आधार पर बदलते हैं।

एक बिंदु आएगा जहां सभी इलेक्ट्रोलाइट ने प्रतिक्रिया की है, और कोई भी जस्ता कितना ऑक्सीकरण करता है, कोई भी ऐसी प्रजाति नहीं होगी जो इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करें और उनकी रिहाई को बढ़ावा दें।

इसके अलावा, यह ऐसी स्थिति हो सकती है जहां गैसों का गठन अब बेअसर नहीं होता है और कोशिकाओं के अंदर दबाव बना रहता है।

जस्ता-कार्बन बैटरी, और अन्य बैटरी जो रिचार्जेबल नहीं हैं, उन्हें पुनर्नवीनीकरण किया जाना चाहिए; चूंकि इसके घटक, विशेष रूप से निकल-कैडमियम घटक, मिट्टी और पानी को प्रदूषित करके पर्यावरण के लिए हानिकारक हैं।

संदर्भ

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