आज, इलेक्ट्रोकेमिकल सेल एक हैंसबसे आम रासायनिक वर्तमान स्रोतों से। उनकी कमियों के बावजूद, वे इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में सक्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं और लगातार सुधार किए जा रहे हैं।
ऑपरेशन के सिद्धांत
गैल्वेनिक का सबसे सरल उदाहरणतत्व इस तरह दिखता है। सल्फ्यूरिक एसिड के जलीय घोल के साथ दो प्लेटों को कांच के जार में डुबोया जाता है: एक तांबा है, दूसरा जस्ता है। वे तत्व के सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुव बन जाते हैं। यदि इन ध्रुवों को किसी चालक से जोड़ा जाए, तो आपको सरलतम विद्युत परिपथ प्राप्त होता है। सेल के अंदर, एक नकारात्मक चार्ज जस्ता प्लेट से एक सकारात्मक चार्ज तांबे की प्लेट में करंट प्रवाहित होगा। बाह्य परिपथ में आवेशित कण विपरीत दिशा में गति करेंगे।
करंट के प्रभाव में, हाइड्रोजन और एसिड के आयनसल्फ्यूरिक एसिड के अवशेष अलग-अलग दिशाओं में चले जाएंगे। हाइड्रोजन अपना चार्ज कॉपर प्लेट को देगा, और एसिड अवशेष - जिंक को। यह तत्व के क्लैंप में वोल्टेज बनाए रखेगा। उसी समय, हाइड्रोजन के बुलबुले तांबे की प्लेट की सतह पर बस जाएंगे, जिससे गैल्वेनिक सेल की क्रिया कमजोर हो जाएगी। हाइड्रोजन प्लेट की धातु के साथ मिलकर एक अतिरिक्त वोल्टेज बनाता है, जिसे ध्रुवीकरण का इलेक्ट्रोमोटिव बल कहा जाता है। इस EMF के आवेश की दिशा गैल्वेनिक सेल के EMF के आवेश की दिशा के विपरीत होती है। बुलबुले स्वयं तत्व में अतिरिक्त प्रतिरोध पैदा करते हैं।
हमने जिस तत्व पर विचार किया है वह एक क्लासिक हैउदाहरण। वास्तव में, उच्च ध्रुवीकरण के कारण ऐसी गैल्वेनिक कोशिकाओं का उपयोग नहीं किया जाता है। ऐसा होने से रोकने के लिए, तत्वों के निर्माण के दौरान, उनकी संरचना में एक विशेष पदार्थ पेश किया जाता है जो हाइड्रोजन परमाणुओं को अवशोषित करता है, जिसे विध्रुवक कहा जाता है। एक नियम के रूप में, ये ऑक्सीजन या क्लोरीन युक्त तैयारी हैं।
आधुनिक विद्युत रासायनिक कोशिकाओं के फायदे और नुकसान
आधुनिक इलेक्ट्रोकेमिकल सेलविभिन्न सामग्रियों से बने होते हैं। सबसे आम और परिचित प्रकार एए बैटरी में उपयोग की जाने वाली जस्ता-कार्बन कोशिकाएं हैं। उनके प्लसस में सापेक्ष सस्तापन, माइनस - एक छोटी शैल्फ जीवन और कम शक्ति शामिल हैं।
एक अधिक सुविधाजनक विकल्प क्षारीय हैगैल्वेनिक कोशिकाएं। उन्हें मैंगनीज-जस्ता भी कहा जाता है। यहां इलेक्ट्रोलाइट कोयला जैसा सूखा पदार्थ नहीं है, बल्कि एक क्षारीय घोल है। डिस्चार्ज होने पर, ऐसे तत्व व्यावहारिक रूप से गैस का उत्सर्जन नहीं करते हैं, ताकि उन्हें सील किया जा सके। ऐसे तत्वों की शेल्फ लाइफ जिंक-कार्बन की तुलना में अधिक होती है।
मरकरी कोशिकाएं डिजाइन में समान होती हैंक्षारीय। यहाँ मरकरी ऑक्साइड का उपयोग किया जाता है। ऐसे बिजली स्रोतों का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, चिकित्सा उपकरणों के लिए। उनके फायदे उच्च तापमान (+50 तक, और कुछ मॉडलों में + 70 तक), स्थिर वोल्टेज, उच्च यांत्रिक शक्ति के प्रतिरोध हैं। नुकसान पारा के जहरीले गुण हैं, जिसके कारण खर्च किए गए तत्वों को बहुत सावधानी से संभाला जाना चाहिए और रीसाइक्लिंग के लिए भेजा जाना चाहिए।
कुछ कोशिकाएँ सिल्वर ऑक्साइड का उपयोग करने के लिए करती हैंकैथोड का निर्माण, लेकिन धातु की उच्च लागत के कारण, उनका उपयोग आर्थिक रूप से लाभहीन है। लिथियम एनोड वाली कोशिकाएँ अधिक सामान्य होती हैं। वे अपनी उच्च लागत से भी प्रतिष्ठित हैं, लेकिन उनके पास सभी प्रकार के गैल्वेनिक कोशिकाओं के बीच उच्चतम वोल्टेज है।
एक अन्य प्रकार की विद्युत रासायनिक कोशिकाएँ हैंएकाग्रता गैल्वेनिक कोशिकाएं। उनमें, कण गति की प्रक्रिया आयन परिवहन के साथ और बिना आगे बढ़ सकती है। पहला प्रकार एक सेल है जिसमें दो समान इलेक्ट्रोड अलग-अलग सांद्रता के इलेक्ट्रोलाइट समाधान में डूबे होते हैं, जो अर्ध-पारगम्य विभाजन द्वारा अलग होते हैं। ऐसे तत्वों में, ईएमएफ इस तथ्य के कारण उत्पन्न होता है कि आयनों को कम सांद्रता वाले घोल में स्थानांतरित किया जाता है। दूसरे प्रकार की कोशिकाओं में, इलेक्ट्रोड विभिन्न धातुओं से बने होते हैं, और प्रत्येक इलेक्ट्रोड पर होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं के कारण एकाग्रता बराबर होती है। इन तत्वों का इलेक्ट्रोमोटिव बल पहले प्रकार के तत्वों की तुलना में अधिक होता है।
