Galvanic خلیات اور بیٹریاں - آلہ، آپریشن کے اصول، اقسام

برقی توانائی کے کم طاقت کے ذرائع

Galvanic خلیات اور بیٹریاں پورٹیبل برقی اور ریڈیو آلات کو طاقت دینے کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔

Galvanic خلیات - یہ ایک وقتی اعمال کے ذرائع ہیں، جمع کرنے والے - دوبارہ قابل استعمال کارروائی کے ذرائع۔

سب سے آسان گالوانک عنصر

سب سے آسان عنصر دو سٹرپس سے بنایا جا سکتا ہے: تانبے اور زنک کو پانی میں ڈبو دیا جاتا ہے جسے سلفیورک ایسڈ کے ساتھ تھوڑا سا تیز کیا جاتا ہے۔ اگر زنک اتنا خالص ہے کہ کوئی مقامی رد عمل نہیں ہوتا ہے تو، جب تک تانبے اور زنک کو اکٹھا نہیں کیا جاتا تب تک کوئی قابل توجہ تبدیلی نہیں آئے گی۔

تاہم، سٹرپس کی صلاحیت مختلف ہوتی ہے، ایک دوسرے کے حوالے سے، اور جب تار سے جڑے ہوتے ہیں، ظاہر ہوں گے۔ بجلی… اس عمل سے زنک کی پٹی آہستہ آہستہ پگھل جائے گی اور تانبے کے الیکٹروڈ کے قریب گیس کے بلبلے بنیں گے، اس کی سطح پر جمع ہوں گے۔ یہ گیس ہائیڈروجن ہے جو الیکٹرولائٹ سے پیدا ہوتی ہے۔ بجلی کا کرنٹ تانبے کی پٹی سے تار کے ساتھ زنک کی پٹی تک اور اس سے الیکٹرولائٹ کے ذریعے واپس تانبے تک جاتا ہے۔

آہستہ آہستہ، الیکٹرولائٹ کے سلفیورک ایسڈ کو زنک الیکٹروڈ کے تحلیل شدہ حصے سے بننے والی زنک سلفیٹ سے بدل دیا جاتا ہے۔ یہ سیل کے وولٹیج کو کم کرتا ہے۔ تاہم، تانبے پر گیس کے بلبلوں کی تشکیل کی وجہ سے اس سے بھی زیادہ وولٹیج کی کمی واقع ہوتی ہے۔ دونوں اعمال 'پولرائزیشن' کا سبب بنتے ہیں۔ ایسی اشیاء کی تقریباً کوئی عملی قدر نہیں ہوتی۔

galvanic خلیات کے اہم پیرامیٹرز

galvanic خلیات کی طرف سے دی گئی وولٹیج کی شدت کا انحصار صرف ان کی قسم اور ڈیوائس پر ہوتا ہے، یعنی الیکٹروڈ کے مواد اور الیکٹرولائٹ کی کیمیائی ساخت پر، لیکن یہ خلیات کی شکل اور سائز پر منحصر نہیں ہے۔

کرنٹ جو ایک گالوانک سیل فراہم کر سکتا ہے اس کی اندرونی مزاحمت کی وجہ سے محدود ہے۔

galvanic سیل کی ایک بہت اہم خصوصیت ہے برقی صلاحیت… برقی صلاحیت کا مطلب ہے بجلی کی وہ مقدار جو کہ ایک گالوانک یا ذخیرہ کرنے والا سیل اپنے پورے آپریشن کے دوران، یعنی حتمی خارج ہونے کے آغاز تک پہنچانے کی صلاحیت رکھتا ہے۔

سیل کی طرف سے دی گئی صلاحیت کا تعین ڈسچارج کرنٹ کی طاقت کو ضرب دے کر کیا جاتا ہے، جس کا اظہار ایمپیئرز میں کیا جاتا ہے، اس وقت تک جس کے دوران سیل مکمل خارج ہونے کے آغاز تک خارج ہوا تھا۔ لہذا، صلاحیت کا اظہار ہمیشہ ایمپیئر گھنٹے (Ah) میں ہوتا ہے۔

سیل کی صلاحیت کی قدر سے، یہ پہلے سے طے کرنا بھی ممکن ہے کہ یہ مکمل خارج ہونے سے پہلے کتنے گھنٹے کام کرے گا۔ ایسا کرنے کے لیے، آپ کو اس عنصر کے لیے قابل اجازت ڈسچارج کرنٹ کی طاقت سے صلاحیت کو تقسیم کرنے کی ضرورت ہے۔

تاہم، صلاحیت سختی سے مسلسل نہیں ہے. یہ عنصر کے آپریٹنگ حالات (موڈ) اور حتمی خارج ہونے والے وولٹیج کے لحاظ سے کافی حد تک مختلف ہوتی ہے۔

اگر سیل کو زیادہ سے زیادہ کرنٹ پر خارج کیا جاتا ہے اور اس کے علاوہ، بغیر کسی رکاوٹ کے، یہ بہت کم صلاحیت دے گا۔ اس کے برعکس، جب ایک ہی خلیہ کو کم کرنٹ پر اور بار بار اور نسبتاً طویل رکاوٹوں کے ساتھ خارج کیا جاتا ہے، تو خلیہ اپنی پوری صلاحیت چھوڑ دے گا۔

جہاں تک سیل کی صلاحیت پر حتمی خارج ہونے والے وولٹیج کے اثر و رسوخ کا تعلق ہے، یہ ذہن میں رکھنا چاہیے کہ galvanic سیل کے خارج ہونے کے دوران، اس کا آپریٹنگ وولٹیج ایک ہی سطح پر نہیں رہتا، بلکہ بتدریج کم ہوتا جاتا ہے۔

الیکٹرو کیمیکل خلیوں کی عام اقسام

سب سے زیادہ عام galvanic خلیات مینگنیز-زنک، مینگنیج-ایئر، ایئر-زنک اور مرکری-زنک نظام ہیں جن میں نمک اور الکلین الیکٹرولائٹس ہیں۔ نمک الیکٹرولائٹس کے ساتھ خشک مینگنیج-زنک سیلز کا ابتدائی وولٹیج 1.4 سے 1.55 V ہے، آپریشن کا دورانیہ صبح 7 سے 340 بجے تک -20 سے -60 کے محیطی درجہ حرارت پر

الکلائن الیکٹرولائٹ والے خشک زنک-مینگنیج اور زنک ایئر سیلز کا وولٹیج 0.75 سے 0.9 V ہے اور کام کرنے کا وقت 6 گھنٹے سے 45 گھنٹے تک ہوتا ہے۔

خشک مرکری-زنک سیلز کا ابتدائی وولٹیج 1.22 سے 1.25 V اور آپریٹنگ ٹائم 24 گھنٹے سے 55 گھنٹے تک ہوتا ہے۔

خشک مرکری-زنک سیلز میں 30 ماہ تک کی سب سے طویل گارنٹی شدہ شیلف لائف ہوتی ہے۔

بیٹریاں

بیٹریاں یہ ثانوی الیکٹرو کیمیکل خلیات ہیں۔ galvanic خلیات کے برعکس، اسمبلی کے فوراً بعد بیٹری میں کوئی کیمیائی عمل نہیں ہوتا ہے۔

بیٹری کے لیے برقی چارجز کی نقل و حرکت سے منسلک کیمیائی رد عمل شروع کرنے کے لیے، اس کے الیکٹروڈ (اور جزوی طور پر الیکٹرولائٹ) کی کیمیائی ساخت کو مناسب طریقے سے تبدیل کرنا ضروری ہے۔الیکٹروڈ کی کیمیائی ساخت میں یہ تبدیلی بیٹری سے گزرنے والے برقی رو کے عمل کے تحت ہوتی ہے۔

لہذا، بیٹری کو برقی رو پیدا کرنے کے لیے، اسے پہلے کسی بیرونی کرنٹ کے ذریعے سے براہ راست برقی رو سے "چارج" کرنا ضروری ہے۔

بیٹریاں روایتی گالوانک خلیوں سے اس حقیقت میں بھی مختلف ہوتی ہیں کہ خارج ہونے کے بعد انہیں دوبارہ چارج کیا جا سکتا ہے۔ اچھی دیکھ بھال کے ساتھ اور عام آپریٹنگ حالات میں، بیٹریاں کئی ہزار چارجز اور ڈسچارج تک چل سکتی ہیں۔
بیٹری سے چلنے والا آلہ

فی الحال، سیسہ اور کیڈیمیم نکل بیٹریاں اکثر عملی طور پر استعمال ہوتی ہیں۔ سلفیورک ایسڈ کے پہلے محلول میں الیکٹرولائٹ کا کام کرتا ہے، اور پانی میں الکلی کے دوسرے محلول میں۔ لیڈ ایسڈ بیٹریوں کو تیزاب بھی کہا جاتا ہے، اور نکل-کیڈیمیم-الکلین بیٹریاں۔

بیٹریوں کے آپریشن کا اصول الیکٹروڈ کے پولرائزیشن پر مبنی ہے۔ electrolysis کے دوران... سب سے آسان تیزابی بیٹری کی ساخت اس طرح ہے: یہ ایک الیکٹرولائٹ میں ڈوبی ہوئی دو لیڈ پلیٹیں ہیں۔ کیمیائی متبادل رد عمل کے نتیجے میں، پلیٹیں لیڈ سلفیٹ PbSO4 کی پتلی کوٹنگ سے ڈھکی ہوئی ہیں، جیسا کہ فارمولہ Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2 سے درج ذیل ہے۔

تیزابی بیٹری کا آلہ

پلیٹوں کی یہ حالت خارج ہونے والی بیٹری کے مساوی ہے۔ اگر بیٹری اب چارجنگ کے لیے آن کر دی جائے، یعنی ڈائریکٹ کرنٹ جنریٹر سے منسلک ہو، تو الیکٹرولائسز کی وجہ سے اس میں پلیٹوں کا پولرائزیشن شروع ہو جائے گا۔ بیٹری کو چارج کرنے کے نتیجے میں، اس کی پلیٹیں پولرائزڈ ہو جاتی ہیں، یعنی ان کی سطح پر موجود مادے کو یکساں (PbSO4) سے مختلف (Pb اور PbO2) میں تبدیل کر دیتے ہیں۔

بیٹری موجودہ ماخذ بن جاتی ہے، جس میں ایک پلیٹ لیڈ ڈائی آکسائیڈ کو مثبت الیکٹروڈ کے طور پر لیپ کرتی ہے اور ایک صاف لیڈ پلیٹ منفی الیکٹروڈ کے طور پر ہوتی ہے۔

چارجنگ کے اختتام تک، الیکٹرولائٹ کا ارتکاز اس میں اضافی سلفیورک ایسڈ مالیکیولز کی ظاہری شکل کی وجہ سے بڑھ جاتا ہے۔

یہ لیڈ ایسڈ بیٹری کی خصوصیات میں سے ایک ہے: اس کا الیکٹرولائٹ غیر جانبدار نہیں رہتا اور خود بیٹری کے آپریشن کے دوران کیمیائی رد عمل میں حصہ لیتا ہے۔

خارج ہونے کے اختتام تک، بیٹری کی دونوں پلیٹیں دوبارہ لیڈ سلفیٹ سے ڈھک جاتی ہیں، جس کے نتیجے میں بیٹری کرنٹ کا ذریعہ بننا چھوڑ دیتی ہے۔ بیٹری کو کبھی بھی اس حالت میں نہیں لایا جاتا ہے۔ پلیٹوں پر لیڈ سلفیٹ کی تشکیل کی وجہ سے، خارج ہونے والے مادہ کے اختتام پر الیکٹرولائٹ کا ارتکاز کم ہو جاتا ہے۔ اگر بیٹری چارج کی جاتی ہے، تو پولرائزیشن دوبارہ خارج ہونے پر دوبارہ ڈالنے کی وجہ سے ہوسکتی ہے، وغیرہ.

بیٹری کو چارج کرنے کا طریقہ

بیٹریاں چارج کرنے کے کئی طریقے ہیں۔ سب سے آسان بیٹری کی نارمل چارجنگ ہے جو کہ مندرجہ ذیل ہے۔ ابتدائی طور پر، 5-6 گھنٹے تک، چارجنگ ڈبل نارمل کرنٹ پر ہوتی ہے جب تک کہ ہر بیٹری کا وولٹیج 2.4 V تک نہ پہنچ جائے۔

عام چارج کرنٹ کا تعین فارمولہ Aztax = Q/16 سے ہوتا ہے۔

جہاں Q - بیٹری کی برائے نام صلاحیت، آہ۔

اس کے بعد، چارجنگ کرنٹ کو کم کر کے نارمل کرنٹ کر دیا جاتا ہے اور چارجنگ 15-18 گھنٹے تک جاری رہتی ہے جب تک کہ چارجنگ ختم ہونے کے آثار ظاہر نہ ہوں۔

جدید بیٹریاں

نکل کیڈمیم یا الکلائن بیٹریاں لیڈ بیٹریوں کے مقابلے میں بہت بعد میں نمودار ہوئیں، اور ان کے مقابلے میں کیمیائی کرنٹ کے زیادہ جدید ذرائع ہیں۔لیڈ بیٹریوں پر الکلائن بیٹریوں کا بنیادی فائدہ پلیٹوں کے فعال عوام کے سلسلے میں ان کے الیکٹرولائٹ کی کیمیائی غیر جانبداری میں مضمر ہے۔ لہذا، الکلائن بیٹریوں کا خود سے خارج ہونے والا مادہ لیڈ ایسڈ بیٹریوں کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم ہے۔ الکلائن بیٹریوں کے آپریشن کا اصول بھی الیکٹرولیسس کے دوران الیکٹروڈ کے پولرائزیشن پر مبنی ہے۔

ریڈیو آلات کو طاقت دینے کے لیے، سیل شدہ کیڈیمیم نکل بیٹریاں تیار کی جاتی ہیں، جو -30 سے ​​+50 OC تک درجہ حرارت پر کارآمد ہوتی ہیں اور 400 - 600 چارج ڈسچارج سائیکل کو برداشت کرتی ہیں۔ یہ جمع کرنے والے کمپیکٹ متوازی پائپوں اور ڈسکوں کی شکل میں بنائے جاتے ہیں جن کا وزن چند گرام سے کلوگرام تک ہوتا ہے۔

نکل ہائیڈروجن بیٹریاں خود مختار اشیاء کو طاقت دینے کے لیے تیار کی جاتی ہیں۔ نکل ہائیڈروجن بیٹری کی مخصوص توانائی 50 - 60 Wh kg-1 ہے۔