बॅटरी जग - भाग 3

आधुनिक बॅटरीचा इतिहास एकोणिसाव्या शतकात सुरू होतो, या शतकापासून आज वापरात असलेल्या बहुतेक डिझाईन्सचा उगम झाला. ही परिस्थिती एकीकडे, त्या काळातील शास्त्रज्ञांच्या उत्कृष्ट कल्पनांची आणि दुसरीकडे, नवीन मॉडेल्सच्या विकासात उद्भवणाऱ्या अडचणींची साक्ष देते.

काही गोष्टी इतक्या चांगल्या असतात की त्या सुधारल्या जाऊ शकत नाहीत. हा नियम बॅटरीवर देखील लागू होतो - XNUMX व्या शतकातील मॉडेल त्यांचे वर्तमान स्वरूप येईपर्यंत अनेक वेळा परिष्कृत केले गेले. हे देखील लागू होते Leclanche पेशी.

सुधारण्यासाठी लिंक

फ्रेंच केमिस्टची रचना बदलली आहे कार्ल गॅसनर खरोखर उपयुक्त मॉडेलमध्ये: उत्पादनासाठी स्वस्त आणि वापरण्यास सुरक्षित. तथापि, अजूनही समस्या होत्या - वाडगा भरलेल्या आम्लीय इलेक्ट्रोलाइटच्या संपर्कात आल्यावर घटकाचे झिंक कोटिंग गंजले आणि आक्रमक सामग्री बाहेर टाकल्याने समर्थित उपकरण अक्षम होऊ शकते. निर्णय झाला एकत्रीकरण जस्त शरीराची आतील पृष्ठभाग (पारा लेप).

झिंक अॅमलगम व्यावहारिकरित्या ऍसिडसह प्रतिक्रिया देत नाही, परंतु शुद्ध धातूचे सर्व विद्युत रासायनिक गुणधर्म राखून ठेवते. तथापि, पर्यावरणीय नियमांमुळे, पेशींचे आयुष्य वाढवण्याची ही पद्धत कमी आणि कमी वापरली जाते (पारा-मुक्त पेशींवर, आपण शिलालेख शोधू शकता किंवा) (1).

2. अल्कलाइन सेल लेआउट: 1) केस (कॅथोड लीड), 2) मॅंगनीज डायऑक्साइड असलेले कॅथोड, 3) इलेक्ट्रोड सेपरेटर, 4) KOH आणि जस्त धूळ असलेले एनोड, 5) एनोड टर्मिनल, 6) सेल सीलिंग (इलेक्ट्रोड इन्सुलेटर) . .

सेल दीर्घायुष्य आणि आयुष्य वाढवण्याचा आणखी एक मार्ग म्हणजे जोडणे झिंक क्लोराईड ZnCl₂ कप भरण्यासाठी पेस्ट. या डिझाईनच्या पेशींना बर्‍याचदा हेवी ड्यूटी असे संबोधले जाते आणि (नावाप्रमाणेच) अधिक ऊर्जा-केंद्रित उपकरणांना उर्जा देण्यासाठी डिझाइन केलेले असते.

डिस्पोजेबल बॅटरीच्या क्षेत्रातील एक प्रगती म्हणजे 1955 मध्ये बांधकाम अल्कधर्मी पेशी. कॅनेडियन अभियंत्याचा शोध लुईस उरी, सध्याच्या Energizer कंपनीद्वारे वापरल्या जाणार्‍या, Leclanchet सेलपेक्षा थोडी वेगळी रचना आहे.

प्रथम, तुम्हाला तेथे ग्रेफाइट कॅथोड किंवा झिंक कप सापडणार नाही. दोन्ही इलेक्ट्रोड ओल्या, विभक्त पेस्टच्या स्वरूपात बनवले जातात (थिकनर प्लस अभिकर्मक: कॅथोडमध्ये मॅंगनीज डायऑक्साइड आणि ग्रेफाइटचे मिश्रण असते, पोटॅशियम हायड्रॉक्साईडच्या मिश्रणासह जस्त धूळचा एनोड), आणि त्यांचे टर्मिनल धातूचे बनलेले असतात ( २). तथापि, ऑपरेशन दरम्यान उद्भवणार्‍या प्रतिक्रिया लेक्लान्चेट सेलमध्ये आढळणार्‍या प्रतिक्रियांसारख्याच असतात.

एक कार्य. त्यातील सामग्री खरोखर अल्कधर्मी आहे हे शोधण्यासाठी अल्कधर्मी पेशीवर "रासायनिक शवविच्छेदन" करा (3). लक्षात ठेवा की लेक्लान्चेट सेलच्या विघटनासाठी समान खबरदारी लागू होते. अल्कधर्मी सेल कसा ओळखायचा यासाठी बॅटरी कोड फील्ड पहा.

3. अल्कधर्मी पेशीचा "विभाग" अल्कली सामग्रीची पुष्टी करतो.

घरगुती बॅटरी

4. घरगुती Ni-MH आणि Ni-Cd बॅटरी.

विजेच्या विज्ञानाच्या विकासाच्या अगदी सुरुवातीपासूनच डिझायनर्सचे उद्दिष्ट होते की वापर केल्यानंतर रिचार्ज केले जाऊ शकते, म्हणून त्यांचे अनेक प्रकार.

सध्या, लहान घरगुती उपकरणे पॉवर करण्यासाठी वापरल्या जाणार्या मॉडेलपैकी एक आहे निकेल-कॅडमियम बॅटरी. त्यांचा नमुना 1899 मध्ये दिसला जेव्हा एका स्वीडिश शोधकाने ते केले. अर्न्स्ट जंगनर निकेल-कॅडमियम बॅटरीसाठी पेटंटसाठी अर्ज केला आहे जी ऑटोमोटिव्ह उद्योगात आधीच मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जाणाऱ्या बॅटरीशी स्पर्धा करू शकते. लीड ऍसिड बॅटरी.

सेलचा एनोड कॅडमियम आहे, कॅथोड एक त्रिसंयोजक निकेल कंपाऊंड आहे, इलेक्ट्रोलाइट हे पोटॅशियम हायड्रॉक्साईडचे द्रावण आहे (आधुनिक "कोरड्या" डिझाइनमध्ये, KOH द्रावणाने संपृक्त ओले जाडसर पेस्ट). Ni-Cd बॅटरीज (हे त्यांचे पदनाम आहे) चे ऑपरेटिंग व्होल्टेज अंदाजे 1,2 V आहे - हे डिस्पोजेबल सेलपेक्षा कमी आहे, जे बहुतेक अनुप्रयोगांसाठी समस्या नाही. मोठा फायदा म्हणजे लक्षणीय वर्तमान (अगदी अनेक अँपिअर) आणि ऑपरेटिंग तापमानाची विस्तृत श्रेणी वापरण्याची क्षमता.

5. चार्ज करण्यापूर्वी कृपया वेगवेगळ्या प्रकारच्या बॅटरीसाठी आवश्यकता तपासा.

निकेल-कॅडमियम बॅटरीचा तोटा हा एक बोजड "मेमरी इफेक्ट" आहे. अंशतः डिस्चार्ज झालेल्या Ni-Cd बॅटरीज वारंवार रिचार्ज केल्यावर हे घडते: सिस्टम असे वागते की तिची क्षमता रिचार्जिंगद्वारे पुन्हा भरलेल्या चार्जाइतकीच आहे. काही प्रकारच्या चार्जर्समध्ये, सेल विशेष मोडमध्ये चार्ज करून "मेमरी प्रभाव" कमी केला जाऊ शकतो.

म्हणून, डिस्चार्ज केलेल्या निकेल-कॅडमियम बॅटरी पूर्ण चक्रात चार्ज केल्या पाहिजेत: प्रथम पूर्णपणे डिस्चार्ज करा (योग्य चार्जर फंक्शन वापरून) आणि नंतर रिचार्ज करा. वारंवार रिचार्ज केल्याने 1000-1500 सायकल्सचे अंदाजे आयुष्यही कमी होते (अनेक डिस्पोजेबल सेल त्याच्या आयुष्यादरम्यान एकाच बॅटरीने बदलले जातील, त्यामुळे उच्च खरेदी खर्च स्वतःसाठी अनेक पटींनी भरेल, बॅटरीवर फार कमी ताण पडेल याचा उल्लेख नाही. ). पेशींचे उत्पादन आणि विल्हेवाट असलेले वातावरण).

विषारी कॅडमियम असलेले Ni-Cd घटक बदलले आहेत निकेल-मेटल हायड्राइड बॅटरी (Ni-MH पदनाम). त्यांची रचना Ni-Cd बॅटरीसारखीच असते, परंतु कॅडमियमऐवजी, हायड्रोजन शोषून घेण्याची क्षमता असलेले सच्छिद्र धातूंचे मिश्रण (Ti, V, Cr, Fe, Ni, Zr, दुर्मिळ पृथ्वी धातू) वापरले जाते (4). Ni-MH सेलचे ऑपरेटिंग व्होल्टेज देखील सुमारे 1,2 V आहे, जे त्यांना NiCd बॅटरीसह अदलाबदल करण्यायोग्य वापरण्याची परवानगी देते. निकेल मेटल हायड्राइड पेशींची क्षमता समान आकाराच्या निकेल कॅडमियम पेशींपेक्षा जास्त आहे. तथापि, NiMH प्रणाली जलद स्व-डिस्चार्ज करते. आधीपासूनच आधुनिक डिझाइन आहेत ज्यात हा दोष नाही, परंतु त्यांची किंमत मानक मॉडेलपेक्षा खूप जास्त आहे.

निकेल-मेटल हायड्राइड बॅटरी "मेमरी इफेक्ट" प्रदर्शित करत नाहीत (अंशतः डिस्चार्ज केलेल्या पेशी रिचार्ज केल्या जाऊ शकतात). तथापि, चार्जरसाठी निर्देशांमध्ये प्रत्येक प्रकारच्या चार्जिंग आवश्यकता तपासणे नेहमीच आवश्यक असते (5).

Ni-Cd आणि Ni-MH बॅटरीच्या बाबतीत, आम्ही त्यांना वेगळे करण्याची शिफारस करत नाही. प्रथम, आम्हाला त्यांच्यामध्ये काहीही उपयुक्त सापडणार नाही. दुसरे म्हणजे, निकेल आणि कॅडमियम सुरक्षित घटक नाहीत. अनावश्यक जोखीम घेऊ नका आणि प्रशिक्षित व्यावसायिकांवर विल्हेवाट सोडू नका.

संचयकांचा राजा, म्हणजे...

6. कामावर "बॅटरींचा राजा".

… लीड अॅसिड बॅटरी, 1859 मध्ये फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञाने बांधले गॅस्टन प्लांटेगो (होय, या वर्षी डिव्हाइस 161 वर्षांचे होईल!). बॅटरी इलेक्ट्रोलाइट सुमारे 37% सल्फ्यूरिक ऍसिड (VI) द्रावण आहे, आणि इलेक्ट्रोड लीड (एनोड) आणि लीड डायऑक्साइड PbO च्या थराने लेपित आहेत.₂ (कॅथोड). ऑपरेशन दरम्यान, इलेक्ट्रोडवर लीड(II)(II) PbSO सल्फेटचा अवक्षेप होतो₄. चार्जिंग करताना, एका सेलमध्ये 2 व्होल्टपेक्षा जास्त व्होल्टेज असते.

लीड बॅटरी त्याचे प्रत्यक्षात सर्व तोटे आहेत: लक्षणीय वजन, डिस्चार्जची संवेदनशीलता आणि कमी तापमान, चार्ज केलेल्या स्थितीत साठवण्याची गरज, आक्रमक इलेक्ट्रोलाइट गळतीचा धोका आणि विषारी धातूचा वापर. याव्यतिरिक्त, यासाठी काळजीपूर्वक हाताळणी आवश्यक आहे: इलेक्ट्रोलाइटची घनता तपासणे, चेंबरमध्ये पाणी जोडणे (केवळ डिस्टिल्ड किंवा डीआयनाइज्ड वापरा), व्होल्टेज नियंत्रण (एका ​​चेंबरमध्ये 1,8 V पेक्षा कमी केल्याने इलेक्ट्रोड खराब होऊ शकतात) आणि विशेष चार्जिंग मोड.

मग प्राचीन रचना अजूनही वापरात का आहे? "बॅटरींचा राजा" मध्ये वास्तविक शासक - शक्तीचे वैशिष्ट्य आहे. उच्च वर्तमान वापर आणि 75% पर्यंत उच्च ऊर्जा कार्यक्षमता (चार्जिंगसाठी वापरलेली ही ऊर्जा ऑपरेशन दरम्यान पुनर्प्राप्त केली जाऊ शकते), तसेच डिझाइनची साधेपणा आणि कमी उत्पादन खर्च याचा अर्थ असा होतो लीड बॅटरी हे केवळ अंतर्गत ज्वलन इंजिन सुरू करण्यासाठीच नव्हे तर आपत्कालीन वीज पुरवठ्याचा घटक म्हणून देखील वापरले जाते. 160 वर्षांचा इतिहास असूनही, लीडची बॅटरी अजूनही चांगली कामगिरी करत आहे आणि या उपकरणांच्या इतर प्रकारांद्वारे ती बदलली गेली नाही (आणि त्यासह, लीड स्वतःच, जी बॅटरीबद्दल धन्यवाद, सर्वात मोठ्या प्रमाणात उत्पादित धातूंपैकी एक आहे) . जोपर्यंत अंतर्गत ज्वलन इंजिनांवर आधारित मोटारीकरण विकसित होत राहील, तोपर्यंत त्याची स्थिती धोक्यात येणार नाही (6).

शोधकर्त्यांनी लीड-ऍसिड बॅटरीची जागा बदलण्याचा प्रयत्न करणे थांबवले नाही. काही मॉडेल लोकप्रिय झाले आणि आजही ऑटोमोटिव्ह उद्योगात वापरले जातात. एकोणिसाव्या आणि विसाव्या शतकाच्या शेवटी, डिझाइन तयार केले गेले ज्यामध्ये एच सोल्यूशन वापरले गेले नाही.₂SO₄पण अल्कधर्मी इलेक्ट्रोलाइट्स. वर दर्शविलेली अर्न्स्ट जंगनरची निकेल-कॅडमियम बॅटरी याचे उदाहरण आहे. 1901 मध्ये थॉमस अल्वा एडिसन कॅडमियमऐवजी लोह वापरण्यासाठी डिझाइन बदलले. ऍसिड बॅटरीच्या तुलनेत, अल्कधर्मी बॅटऱ्या जास्त हलक्या असतात, कमी तापमानात ऑपरेट करू शकतात आणि हाताळण्यास तितक्या कठीण नसतात. तथापि, त्यांचे उत्पादन अधिक महाग आहे, आणि ऊर्जा कार्यक्षमता कमी आहे.

तर, पुढे काय आहे?

अर्थात, बॅटरीवरील लेख प्रश्न संपत नाहीत. ते चर्चा करत नाहीत, उदाहरणार्थ, कॅल्क्युलेटर किंवा कॉम्प्युटर मदरबोर्ड सारख्या घरगुती उपकरणांना उर्जा देण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या लिथियम पेशींच्या समस्यांवर. गेल्या वर्षीच्या रसायनशास्त्रातील नोबेल पारितोषिकाबद्दल जानेवारीच्या लेखात आणि व्यावहारिक भागाबद्दल - एका महिन्यात (उध्वस्त करणे आणि अनुभवासह) आपण त्यांच्याबद्दल अधिक जाणून घेऊ शकता.

पेशींसाठी, विशेषतः बॅटरीसाठी चांगली शक्यता आहे. जग अधिकाधिक मोबाइल होत आहे, याचा अर्थ पॉवर केबल्सपासून स्वतंत्र होण्याची गरज आहे. इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी कार्यक्षम ऊर्जा पुरवठा सुनिश्चित करणे ही देखील एक मोठी समस्या आहे. - जेणेकरून ते कार्यक्षमतेच्या बाबतीत अंतर्गत ज्वलन इंजिन असलेल्या कारशी स्पर्धा करू शकतील.

संचयक बॅटरी

सेल प्रकार ओळखणे सुलभ करण्यासाठी, एक विशेष अल्फान्यूमेरिक कोड सादर केला गेला आहे. लहान उपकरणांसाठी आमच्या घरांमध्ये सामान्यतः आढळणाऱ्या प्रकारांसाठी, त्यात फॉर्म क्रमांक-अक्षर-अक्षर-संख्या आहे.

आणि ते:

- पहिला अंक - पेशींची संख्या; एकल पेशींकडे दुर्लक्ष;

- पहिले अक्षर सेल प्रकार दर्शवते. जेव्हा तो अनुपस्थित असतो, तेव्हा तुम्ही Leclanche लिंक हाताळत आहात. इतर सेल प्रकारांना खालीलप्रमाणे लेबल केले आहे:

C - लिथियम सेल (सर्वात सामान्य प्रकार),

H - Ni-MH बॅटरी,

K - निकेल-कॅडमियम बॅटरी,

L - अल्कधर्मी पेशी;

- खालील अक्षर दुव्याचा आकार दर्शवते:

F - प्लेट,

R - दंडगोलाकार,

P - दंडगोलाकार व्यतिरिक्त आकार असलेल्या दुव्यांचे सामान्य पदनाम;

- अंतिम संख्या किंवा संख्या दुव्याचा आकार दर्शवितात (कॅटलॉग मूल्ये किंवा थेट परिमाण दर्शवितात) (7).

7. लोकप्रिय पेशी आणि बॅटरीचे परिमाण.

चिन्हांकित उदाहरणे:

R03
- झिंक-ग्रेफाइट सेल लहान बोटाच्या आकाराचा. दुसरे पदनाम AAA किंवा आहे.

LR6 - बोटाच्या आकाराच्या अल्कधर्मी पेशी. दुसरे पदनाम AA किंवा आहे.

HR14 - Ni-MH बॅटरी; आकार दर्शविण्यासाठी C अक्षर देखील वापरले जाते.

केआरएक्सएनयूएमएक्स - Ni-Cd बॅटरी, ज्याचा आकार डी अक्षराने देखील चिन्हांकित केला जातो.

3LR12 - 4,5 V च्या व्होल्टेजसह एक सपाट बॅटरी, ज्यामध्ये तीन दंडगोलाकार अल्कधर्मी पेशी असतात.

6F22 - 9-व्होल्ट बॅटरी ज्यामध्ये सहा फ्लॅट लेक्लान्चे सेल असतात.

CR2032 - 20 मिमी व्यासासह लिथियम सेल आणि 3,2 मिमी जाडी.

हे देखील पहा: