জিঙ্ক কার্বন ব্যাটারি | জিঙ্ক কার্বন ব্যাটারির প্রকারভেদ | সুবিধা এবং অসুবিধা

জিঙ্ক কার্বন ব্যাটারি

জিঙ্ক কার্বন ব্যাটারি গত ১০০ বছর ধরে জনপ্রিয় হয়েছে। সাধারণত দুই প্রকারের জিঙ্ক কার্বন ব্যাটারি পাওয়া যায় - লেকলঞ্চ ব্যাটারি এবং জিঙ্ক ক্লোরাইড ব্যাটারি। উভয়টি মূল ব্যাটারি। এই ব্যাটারিটি ১৮৬৬ সালে গোর্জ লিওনেল লেকলঞ্চ দ্বারা আবিষ্কৃত হয়েছিল। এটি ছিল প্রথম ব্যাটারি যেখানে অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড মতো কম ক্ষারীয় তড়িৎদ্বার ব্যবহার করা হয়েছিল। তার আগে শুধুমাত্র শক্তিশালী খনিজ অ্যাসিড ব্যবহার করা হত ব্যাটারি সিস্টেমের তড়িৎদ্বার হিসেবে।
এই ব্যাটারি কোষে, একটি গ্লাস জার প্রধান পাত্র হিসেবে ব্যবহৃত হয়েছিল। পাত্রটি অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড দ্রবণ দিয়ে ভরা হয়েছিল তড়িৎদ্বার হিসেবে। একটি অ্যামালগামিত জিঙ্ক রড এই তড়িৎদ্বারে ডুবিয়ে নেগেটিভ ইলেকট্রোড বা অ্যানোড হিসেবে ব্যবহৃত হয়েছিল। এই লেকলঞ্চ ব্যাটারি কোষে, একটি পোরাস পট্টি ম্যাঙ্গানিজ ডাইঅক্সাইড এবং কার্বন পাউডারের এক থেকে এক মিশ্রণ দিয়ে পূর্ণ করা হয়েছিল। একটি কার্বন রড এই মিশ্রণে ঢুকানো হয়েছিল।

পোরাস পট্টি এবং মিশ্রণ এবং কার্বন রড পজিটিভ ইলেকট্রোড বা ক্যাথোড হিসেবে কাজ করেছিল এবং এটি জারের অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড দ্রবণে রাখা হয়েছিল। ১৮৭৬ সালে, লেকলঞ্চ নিজেই তার জিঙ্ক কার্বন ব্যাটারি প্রোটোটাইপ ডিজাইনের উন্নতি করেছিলেন। এখানে তিনি ম্যাঙ্গানিজ ডাইঅক্সাইড এবং কার্বন পাউডারের সাথে রেসিন গাম বাইন্ডার মিশিয়ে হাইড্রোলিক চাপ দিয়ে মিশ্রণের একটি সংকুচিত ঠান্ডা ব্লক তৈরি করেছিলেন। ক্যাথোড মিশ্রণের এই ঠান্ডা গঠনের কারণে, লেকলঞ্চ ব্যাটারি কোষে পোরাস পট্টির আর প্রয়োজন হয়নি। ১৮৮৮ সালে, ড. কার্ল গাসনার, লেকলঞ্চ কোষের নির্মাণ আরও উন্নত করেছিলেন। এখানে তিনি তরল অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইডের পরিবর্তে প্লাস্টার অফ প্যারিস এবং অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইডের পেস্ট ব্যবহার করেছিলেন তড়িৎদ্বার হিসেবে। গ্লাস পাত্রে তড়িৎদ্বারে জিঙ্ক রড ঢুকানোর পরিবর্তে, তিনি জিঙ্ক দিয়ে পাত্রটি তৈরি করেছিলেন। ফলে এই পাত্রটি ব্যাটারির অ্যানোড হিসেবেও কাজ করেছিল। তিনি তার ব্যাটারিতে স্থানীয় রাসায়নিক ক্রিয়া কমানোর জন্য সিলিন্ড্রিক্যাল ক্যাথোড মিশ্রণ ব্লকের চারপাশে জিঙ্ক ক্লোরাইড-অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড সমৃদ্ধ কাপড় দিয়ে পেশ করেছিলেন।

পরবর্তীতে তিনি প্লাস্টার অফ প্যারিসের পরিবর্তে গমের আটা ব্যবহার করেছিলেন, তড়িৎদ্বার মিশ্রণে। এটি ছিল প্রথম বাণিজ্যিক ডিজাইন শুষ্ক জিঙ্ক কার্বন ব্যাটারি কোষের। এটি ছিল প্রক্রিয়ার শেষ নয়। ২০তম শতাব্দীতে লেকলঞ্চ ব্যাটারি তার চলমান বাজারের চাহিদা মেটাতে আরও উন্নত হয়েছিল। পরবর্তীতে এসিটিলিন ব্ল্যাক কার্বন ক্যাথোড বর্তনী সংগ্রাহক হিসেবে ব্যবহৃত হয়েছিল। এটি গ্রাফাইটের চেয়ে বেশি পরিবাহী। সেপারেটর ডিজাইন এবং ভেন্টিং সিল সিস্টেমেও উন্নতি করা হয়েছিল।

১৯৬০ এর পরে, জিঙ্ক ক্লোরাইড ব্যাটারি কোষের উন্নয়নের দিকে বেশি প্রচেষ্টা করা হয়েছিল। এটি একটি জনপ্রিয় জিঙ্ক কার্বন ব্যাটারি এর সংস্করণ। এখানে, অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইডের পরিবর্তে জিঙ্ক ক্লোরাইড ব্যবহার করা হয়েছিল তড়িৎদ্বার হিসেবে। এটি ভারী ড্রেন অ্যাপ্লিকেশনে বেশি পারফরমেন্স দেওয়ার জন্য উন্নয়ন করা হয়েছিল। অন্য কথায়, জিঙ্ক ক্লোরাইড ব্যাটারি হল ভারী ড্রেন অ্যাপ্লিকেশনে লেকলঞ্চ ব্যাটারির উন্নত প্রতিস্থাপন।

জিঙ্ক কার্বন ব্যাটারিতে রাসায়নিক বিক্রিয়া

লেকলঞ্চ ব্যাটারি কোষে, জিঙ্ক অ্যানোড হিসেবে, ম্যাঙ্গানিজ ডাইঅক্সাইড ক্যাথোড হিসেবে এবং অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড প্রধান তড়িৎদ্বার হিসেবে ব্যবহৃত হয়, কিন্তু তড়িৎদ্বারে কিছু শতাংশ জিঙ্ক ক্লোরাইড থাকে। জিঙ্ক ক্লোরাইড ব্যাটারি কোষে, জিঙ্ক অ্যানোড হিসেবে, ম্যাঙ্গানিজ ডাইঅক্সাইড ক্যাথোড হিসেবে এবং জিঙ্ক ক্লোরাইড তড়িৎদ্বার হিসেবে ব্যবহৃত হয়।
উভয় জিঙ্ক কার্বন ব্যাটারিতে, ডিসচার্জ করার সময়, জিঙ্ক অ্যানোড অক্সিডেশন বিক্রিয়ায় জড়িত হয় এবং এই বিক্রিয়ায় জড়িত প্রতিটি জিঙ্ক পরমাণু দুটি ইলেকট্রন মুক্ত করে।

এই ইলেকট্রনগুলি বহিরাগত লোড বর্তনী দিয়ে ক্যাথোডে পৌঁছায়।
লেকলঞ্চ ব্যাটারি কোষে অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড (NH4Cl) তড়িৎদ্বার মিশ্রণে NH4+ এবং Cl – হিসেবে বিদ্যমান। ক্যাথোডে MnO2 অ্যামোনিয়াম আয়ন (NH4+) এর সাথে বিক্রিয়া করে Mn2O3 এ পরিণত হয়। এছাড়াও, Mn2O3 এর পাশাপাশি এই বিক্রিয়া অ্যামোনিয়া (NH3) এবং জল (H20) উৎপাদন করে।

কিন্তু এই রাসায়নিক প্রক্রিয়ার সময় কিছু অ্যামোনিয়াম আয়ন (NH4+ ) ইলেকট্রন দ্বারা সরাসরি হ্রাস পেয়ে গ্যাসীয় অ্যামোনিয়া (NH3) এবং হাইড্রোজেন (H2) উৎপাদন করে।

জিঙ্ক কার্বন ব্যাটারিতে, এই অ্যামোনিয়া গ্যাস জিঙ্ক ক্লোরাইড (ZnCl2) এর সাথে বিক্রিয়া করে ঠান্ডা জিঙ্ক অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড উৎপাদন করে এবং গ্যাসীয় হাইড্রোজেন ম্যাঙ্গানিজ ডাইঅক্সাইডের সাথে বিক্রিয়া করে ঠান্ডা ডাই-ম্যাঙ্গানিজ ট্রাইঅক্সাইড এবং জল উৎপাদন করে। এই দুটি বিক্রিয়া ব্যাটারি ডিসচার্জ করার সময় গ্যাস চাপ উৎপাদন থেকে বিরত রাখে।

সমগ্র বিক্রিয়া হল,