जिंक कार्बन बैटरी | जिंक कार्बन बैटरीको प्रकारहरू | फाइदा र हानिहरू

जिंक कार्बन बैटरी

जिंक कार्बन बैटरी पिछले १०० वर्षों में लोकप्रिय रूप से उपयोग की जा रही है। आमतौर पर दो प्रकार की जिंक कार्बन बैटरी उपलब्ध हैं - लेक्लांश बैटरी और जिंक क्लोराइड बैटरी। दोनों इनमें से प्राथमिक बैटरी हैं। यह बैटरी १८६६ में गोर्ज लिओनेल लेक्लांश द्वारा आविष्कृत की गई थी। यह पहली बैटरी थी जिसमें अमोनियम क्लोराइड जैसा कम अपचायक विद्युतापघात उपयोग किया गया था। इससे पहले केवल मजबूत खनिज एसिड बैटरी प्रणाली के विद्युतापघात के रूप में उपयोग किए जाते थे।
इस बैटरी कोशिका में, एक ग्लास जार मुख्य टक्कर के रूप में उपयोग किया गया था। टक्कर में अमोनियम क्लोराइड विलयन को विद्युतापघात के रूप में भरा गया था। एक अमालगमित जिंक रोड को इस विद्युतापघात में नकारात्मक इलेक्ट्रोड या एनोड के रूप में डुबोया गया था। इस लेक्लांश बैटरी कोशिका में, एक छिद्रदार घड़ा में मैंगनीज डाइऑक्साइड और कार्बन पाउडर का एक-एक मिश्रण भरा गया था। एक कार्बन रोड को इस मिश्रण में डाला गया था।

छिद्रदार घड़ा साथ ही मिश्रण और कार्बन रोड धनात्मक इलेक्ट्रोड या कैथोड के रूप में कार्य करता था और इसे जार में अमोनियम क्लोराइड विलयन में रखा गया था। १८७६ में, लेक्लांश ने अपने जिंक कार्बन बैटरी के प्रोटोटाइप डिजाइन को सुधारा। यहाँ उन्होंने रेसिन गम बाइंडर को मैंगनीज डाइऑक्साइड और कार्बन पाउडर के साथ मिलाकर हाइड्रोलिक दबाव से मिश्रण का एक संपीड़ित ठोस ब्लॉक बनाया। इस कैथोड मिश्रण की ठोस संरचना के कारण, लेक्लांश बैटरी कोशिका में छिद्रदार घड़े की आवश्यकता नहीं रही। १८८८ में, डॉ. कार्ल गास्नर ने लेक्लांश सेल के निर्माण को आगे बढ़ाया। यहाँ उन्होंने अमोनियम क्लोराइड के तरल के बजाय प्लास्टर ऑफ पेरिस और अमोनियम क्लोराइड का पेस्ट विद्युतापघात के रूप में उपयोग किया। जार में विद्युतापघात में जिंक रोड डालने के बजाय, उन्होंने जिंक से टक्कर बनाई। इसलिए यह टक्कर भी बैटरी का एनोड होता है। उन्होंने अपने बैटरी में स्थानीय रसायनिक क्रिया को कम किया जिंक क्लोराइड - अमोनियम क्लोराइड से संतृप्त कपड़ों को बेलनाकार कैथोड मिश्रण ब्लॉक के चारों ओर लपेटकर।

बाद में उन्होंने प्लास्टर ऑफ पेरिस को चावल के आटे से विद्युतापघात मिश्रण में बदल दिया। यह सूखी जिंक कार्बन बैटरी कोशिका का पहला व्यावसायिक डिजाइन था। यह यात्रा का अंत नहीं था। २०वीं शताब्दी में लेक्लांश बैटरी को इसकी लगातार बाजार मांग को पूरा करने के लिए आगे विकसित किया गया। बाद में एसिटिलीन ब्लैक कार्बन को कैथोड धारा संग्राहक के रूप में उपयोग किया गया। यह ग्राफाइट से अधिक चालक है। सेपरेटर डिजाइन और वेंटिंग सील प्रणाली में भी विकास किया गया है।

१९६० के बाद, जिंक क्लोराइड बैटरी कोशिका के विकास में अधिक प्रयास किया गया। यह जिंक कार्बन बैटरी का एक लोकप्रिय संस्करण भी है। यहाँ, अमोनियम क्लोराइड के बजाय जिंक क्लोराइड का उपयोग विद्युतापघात के रूप में किया जाता है। यह भारी ड्रेन एप्लिकेशन में बेहतर प्रदर्शन प्रदान करने के लिए विकसित किया गया था। दूसरे शब्दों में, जिंक क्लोराइड बैटरी भारी ड्रेन एप्लिकेशन में लेक्लांश की बैटरी का सुधारित प्रतिस्थापन है।

जिंक कार्बन बैटरी में रासायनिक प्रतिक्रिया

लेक्लांश बैटरी कोशिका में, जिंक को एनोड के रूप में, मैंगनीज डाइऑक्साइड को कैथोड के रूप में और अमोनियम क्लोराइड को मुख्य विद्युतापघात के रूप में उपयोग किया जाता है, लेकिन विद्युतापघात में जिंक क्लोराइड का कुछ प्रतिशत होता है। जिंक क्लोराइड बैटरी कोशिका में, जिंक को एनोड के रूप में, मैंगनीज डाइऑक्साइड को कैथोड के रूप में और जिंक क्लोराइड को विद्युतापघात के रूप में उपयोग किया जाता है।
दोनों जिंक कार्बन बैटरी में, विसर्जन के दौरान, जिंक एनोड ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया में शामिल होता है और इस प्रतिक्रिया में शामिल होने वाले प्रत्येक जिंक परमाणु दो इलेक्ट्रॉन रिहाई करता है।

ये इलेक्ट्रॉन बाहरी लोड सर्किट के माध्यम से कैथोड तक आते हैं।
लेक्लांश बैटरी कोशिका में अमोनियम क्लोराइड (NH4Cl) विद्युतापघात मिश्रण में NH4+ और Cl – के रूप में मौजूद होता है। कैथोड में MnO2 अमोनियम आयन (NH4+) के साथ प्रतिक्रिया में Mn2O3 में घटित होता है। इसके अलावा Mn2O3 इस प्रतिक्रिया से अमोनिया (NH3) और पानी (H20) भी उत्पन्न होता है।

लेकिन इस रासायनिक प्रक्रिया के दौरान कुछ अमोनियम आयन (NH4+) इलेक्ट्रॉनों द्वारा सीधे घटित होते हैं और गैसीय अमोनिया (NH3) और हाइड्रोजन (H2) बनता है।

जिंक कार्बन बैटरी में यह अमोनिया गैस जिंक क्लोराइड (ZnCl2) के साथ प्रतिक्रिया करके ठोस जिंक अमोनियम क्लोराइड और गैसीय हाइड्रोजन बनाती है, जो मैंगनीज डाइऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करके ठोस डाइ-मैंगनीज ट्राइऑक्साइड और पानी बनाता है। ये दो प्रतिक्रियाएं बैटरी के विसर्जन के दौरान गैस दबाव के निर्माण को रोकती हैं।

समग्र प्रतिक्रिया है,

जिंक क्लोराइड बैटरी जिंक कार्बन बैटरी का सुधारित संस्करण है। इन बैटरी को आमतौर पर भारी ड्यूटी बैटरी के रूप में लेबल किया जाता है। एक जिंक क्लोराइड सेल में केवल जिंक क्लोराइड (ZnCl2) पेस्ट को विद्युतापघात के रूप में उपयोग किया जाता है। यह बैटरी अधिक धारा, अधिक