ব্যাটারির চার্জিং এবং ব্যাটারির ডিসচার্জিং

এই বিষয়ে আলোচনা করার আগে, যেমন ব্যাটারির চার্জ এবং ডিসচার্জ, আমরা প্রথমে অক্সিডেশন এবং রিডাকশন কি তা বুঝতে চেষ্টা করব। কারণ, ব্যাটারি অক্সিডেশন এবং রিডাকশন প্রতিক্রিয়ার ফলে চার্জ বা ডিসচার্জ হয়।
অক্সিডেশন এবং রিডাকশন তত্ত্বটি বুঝতে, আমরা সরাসরি একটি রাসায়নিক প্রতিক্রিয়ার উদাহরণ দেখতে পারি। ধাতু জিঙ্ক এবং ক্লোরিনের মধ্যে প্রতিক্রিয়া বিবেচনা করা যাক।

উপরের প্রতিক্রিয়ায় জিঙ্ক (Zn) প্রথমে দুটি ইলেকট্রন ছেড়ে দিয়ে পজিটিভ আয়নে পরিণত হয়।

এখানে, প্রতিটি ক্লোরিন পরমাণু একটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে নেগেটিভ আয়নে পরিণত হয়।

এখন, এই দুটি বিপরীত চার্জযুক্ত আয়ন একসাথে যুক্ত হয় এবং জিঙ্ক ক্লোরাইড (ZnCl2) গঠন করে।
এই প্রতিক্রিয়ায় যেহেতু জিঙ্ক ইলেকট্রন ছেড়ে দেয়, তাই এটি অক্সিডাইজ হয় এবং ক্লোরিন ইলেকট্রন গ্রহণ করে, তাই এটি রিডাক্ট হয়।
একটি পরমাণু যখন ইলেকট্রন ছেড়ে দেয়, তখন তার অক্সিডেশন সংখ্যা বৃদ্ধি পায়। আমাদের উদাহরণে, জিঙ্কের অক্সিডেশন সংখ্যা 0 থেকে +2 হয়। অক্সিডেশন সংখ্যা বৃদ্ধি পাওয়ার ফলে এই প্রতিক্রিয়াটি অক্সিডেশন প্রতিক্রিয়া হিসেবে পরিচিত। অন্যদিকে, যখন একটি পরমাণু ইলেকট্রন গ্রহণ করে, তখন তার নেগেটিভ অক্সিডেশন সংখ্যা বৃদ্ধি পায়, যার অর্থ পরমাণুর অক্সিডেশন সংখ্যা শূন্য থেকে কমে। অক্সিডেশন সংখ্যা হ্রাস পাওয়ার ফলে এই প্রতিক্রিয়াটি রিডাকশন প্রতিক্রিয়া হিসেবে পরিচিত।

ব্যাটারির ডিসচার্জ

একটি ব্যাটারিতে দুটি ইলেক্ট্রোড ইলেকট্রোলাইটে ডুবানো থাকে। যখন এই দুটি ইলেক্ট্রোডের সাথে বাহ্যিক লোড সংযুক্ত করা হয়, তখন একটি ইলেক্ট্রোডে অক্সিডেশন প্রতিক্রিয়া শুরু হয় এবং অন্য ইলেক্ট্রোডে রিডাকশন প্রতিক্রিয়া ঘটে।
অক্সিডেশন ঘটে যে ইলেক্ট্রোডে, সেখানে ইলেকট্রনের সংখ্যা বেশি হয়। এই ইলেক্ট্রোডকে নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড বা অ্যানোড বলা হয়।

অন্যদিকে, ব্যাটারির ডিসচার্জ ঘটার সময়, অন্য ইলেক্ট্রোডে রিডাকশন প্রতিক্রিয়া ঘটে। এই ইলেক্ট্রোডকে ক্যাথোড বলা হয়। অ্যানোডে অতিরিক্ত ইলেকট্রনগুলি বাহ্যিক লোড দিয়ে ক্যাথোডে প্রবাহিত হয়। ক্যাথোডে এই ইলেকট্রনগুলি গ্রহণ করা হয়, যার অর্থ ক্যাথোড উপাদান রিডাকশন প্রতিক্রিয়ায় জড়িত হয়।
এখন অ্যানোডে অক্সিডেশন প্রতিক্রিয়ার উৎপাদ পজিটিভ আয়ন বা ক্যাটায়ন, যা ইলেকট্রোলাইট দিয়ে ক্যাথোডে প্রবাহিত হয় এবং একই সাথে, ক্যাথোডে রিডাকশন প্রতিক্রিয়ার উৎপাদ নেগেটিভ আয়ন বা অ্যানায়ন, যা ইলেকট্রোলাইট দিয়ে অ্যানোডে প্রবাহিত হয়।
ব্যাটারির ডিসচার্জ বোঝার জন্য একটি প্রায়োগিক উদাহরণ নেওয়া যাক। একটি নিকেল ক্যাডমিয়াম সেল বিবেচনা করা যাক। এখানে, ক্যাডমিয়াম অ্যানোড বা নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড। অ্যানোডে অক্সিডেশন ঘটার সময় ক্যাডমিয়াম ধাতু OH – আয়নের সাথে বিক্রিয়া করে দুটি ইলেকট্রন ছেড়ে দেয় এবং ক্যাডমিয়াম হাইড্রোক্সাইড হয়ে যায়।

এই ব্যাটারির ক্যাথোড নিকেল অক্সিহাইড্রোক্সাইড বা সরলভাবে নিকেল অক্সাইড দিয়ে তৈরি। ক্যাথোডে রিডাকশন প্রতিক্রিয়া ঘটে এবং এই রিডাকশন প্রতিক্রিয়ার ফলে নিকেল অক্সিহাইড্রোক্সাইড ইলেকট্রন গ্রহণ করে নিকেল হাইড্রোক্সাইড হয়ে যায়।

ব্যাটারির চার্জ

ব্যাটারির চার্জ ঘটার সময়, ব্যাটারিতে বাহ্যিক DC সোর্স সংযুক্ত করা হয়। DC সোর্সের নেগেটিভ টার্মিনালটি ব্যাটারির নেগেটিভ প্লেট বা অ্যানোডের সাথে সংযুক্ত করা হয় এবং সোর্সের পজিটিভ টার্মিনালটি ব্যাটারির পজিটিভ প্লেট বা ক্যাথোডের সাথে সংযুক্ত করা হয়।

এখন, বাহ্যিক DC সোর্সের কারণে অ্যানোডে ইলেকট্রন ইনজেক্ট হবে। অ্যানোডে রিডাকশন প্রতিক্রিয়া ঘটে ক্যাথোডের পরিবর্তে। বাস্তবে, ব্যাটারির ডিসচার্জ ঘটার সময়, রিডাকশন প্রতিক্রিয়া ক্যাথোডে ঘটে। এই রিডাকশন প্রতিক্রিয়ার ফলে, অ্যানোড উপাদান ইলেকট্রন পুনরুদ্ধার করে এবং ব্যাটারি ডিসচার্জ না হওয়া পর্যন্ত তার পূর্ববর্তী অবস্থায় ফিরে আসে।
DC সোর্সের পজিটিভ টার্মিনালটি ক্যাথোডের সাথে সংযুক্ত হওয়ায়, এই ইলেকট্রোডের ইলেকট্রনগুলি DC সোর্সের পজিটিভ টার্মিনাল দ্বারা আকৃষ্ট হবে। ফলে ক্যাথোডে অক্সিডেশন প্রতিক্রিয়া ঘটে এবং ক্যাথোড উপাদান তার পূর্ববর্তী অবস্থায় (যখন এটি ডিসচার্জ না হওয়া পর্যন্ত) ফিরে আসে। এটি হল ব্যাটারির চার্জের মূল ভিত্তি।

এখন একটি পুনরায় চার্জযোগ্য নিকেল ক্যাডমিয়াম সেলের উদাহরণ নেওয়া যাক। ব্যাটারির চার্জ ঘটার সময়, চার্জার DC সোর্সের নেগেটিভ এবং পজিটিভ টার্মিনালগুলি ব্যাটারির নেগেটিভ এবং পজিটিভ ইলেক্ট্রোডের সাথে সংযুক্ত করা হয়। এখানে অ্যানোডে, DC নেগেটিভ টার্মিনাল থেকে ইলেকট্রনের উপস্থিতির কারণে, রিডাকশন ঘটে এবং ক্যাডমিয়াম হাইড্রোক্সাইড পুনরায় ক্যাডমিয়াম হয়ে যায় এবং ইলেকট্রোলাইটে OH– আয়ন মুক্ত করে।

ক্যাথোড বা পজিটিভ ইলেক্ট্রোডে, অক্সিডেশনের ফলে নিকেল হাইড্রোক্সাইড নিকেল অক্সিহাইড্রোক্সাইড হয়ে যায় এবং ইলেকট্রোলাইট দ্রবণে পানি মুক্ত করে।

ব্যাটারির চার্জ ঘট