बैटरी का चार्जिंग और डिस्चार्जिंग

इस विषय के विस्तार से पहले यानी बैटरी का चार्जिंग और डिस्चार्जिंग , हम सबसे पहले यह समझने की कोशिश करेंगे कि ऑक्सीकरण और अपचयन क्या है। क्योंकि, बैटरी ऑक्सीकरण और अपचयन अभिक्रियाओं के कारण डिस्चार्ज या चार्ज होती हैं।
ऑक्सीकरण और अपचयन के सिद्धांत को समझने के लिए, हम सीधे रासायनिक अभिक्रिया के एक उदाहरण पर जा सकते हैं। आइए जिंक धातु और क्लोरीन के बीच अभिक्रिया को लें।

उपरोक्त अभिक्रिया में जिंक (Zn) पहले दो इलेक्ट्रॉन देता है और धनात्मक आयन बन जाता है।

यहाँ, प्रत्येक क्लोरीन परमाणु एक इलेक्ट्रॉन स्वीकार करता है और ऋणात्मक आयन बन जाता है।

अब, ये दो विपरीत आवेशित आयन एक साथ मिलकर जिंक क्लोराइड (ZnCl2) बनाते हैं
इस अभिक्रिया में जिंक इलेक्ट्रॉन देता है, इसलिए यह ऑक्सीकृत होता है और क्लोरीन इलेक्ट्रॉन स्वीकार करता है, इसलिए यह अपचयित होता है।
जब कोई परमाणु इलेक्ट्रॉन देता है, तो उसकी ऑक्सीकरण संख्या बढ़ती है। यहाँ हमारे उदाहरण में जिंक की ऑक्सीकरण संख्या 0 से +2 हो जाती है। जैसे-जैसे ऑक्सीकरण संख्या बढ़ती है, इस अभिक्रिया को ऑक्सीकरण अभिक्रिया कहा जाता है। दूसरी ओर, जब कोई परमाणु इलेक्ट्रॉन स्वीकार करता है, तो उसकी ऋणात्मक ऑक्सीकरण संख्या बढ़ती है, जिसका अर्थ है कि परमाणु की ऑक्सीकरण संख्या शून्य संदर्भ से कम हो जाती है। जैसे-जैसे ऑक्सीकरण संख्या कम हो जाती है या घटती है, इस अभिक्रिया को अपचयन कहा जाता है।

बैटरी का डिस्चार्जिंग

बैटरी में दो इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रोलाइट में डूबे होते हैं। जब इन दो इलेक्ट्रोडों को बाहरी लोड से जोडा जाता है, तो एक इलेक्ट्रोड में ऑक्सीकरण अभिक्रिया शुरू हो जाती है और एक ही समय पर दूसरे इलेक्ट्रोड में अपचयन अभिक्रिया होती है।
इलेक्ट्रोड, जहाँ ऑक्सीकरण होता है, वहाँ इलेक्ट्रॉनों की संख्या अधिक हो जाती है। इस इलेक्ट्रोड को ऋणात्मक इलेक्ट्रोड या एनोड कहा जाता है।

दूसरी ओर बैटरी का डिस्चार्जिंग के दौरान, दूसरा इलेक्ट्रोड अपचयन अभिक्रिया में शामिल होता है। इस इलेक्ट्रोड को कैथोड कहा जाता है। एनोड में अधिक इलेक्ट्रॉन, अब बाहरी लोड के माध्यम से कैथोड तक प्रवाहित होते हैं। कैथोड में ये इलेक्ट्रॉन स्वीकार किए जाते हैं, जिसका अर्थ है कि कैथोड सामग्री अपचयन अभिक्रिया में शामिल होती है।
अब एनोड पर ऑक्सीकरण अभिक्रिया के उत्पाद धनात्मक आयन या केशियन होते हैं, जो इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से कैथोड तक प्रवाहित होते हैं और एक ही समय पर, कैथोड पर अपचयन अभिक्रिया के उत्पाद ऋणात्मक आयन या एनायन होते हैं, जो इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से एनोड तक प्रवाहित होते हैं।
बैटरी के डिस्चार्जिंग के लिए एक व्यावहारिक उदाहरण लें। निकेल कैडमियम सेल को लें। यहाँ, कैडमियम एनोड या ऋणात्मक इलेक्ट्रोड है। एनोड पर ऑक्सीकरण के दौरान कैडमियम धातु OH – आयन के साथ अभिक्रिया करती है और दो इलेक्ट्रॉन देती है और कैडमियम हाइड्रोक्साइड बन जाती है।

बैटरी का कैथोड निकेल ऑक्सीहाइड्रोक्साइड या सिर्फ निकेल ऑक्साइड से बना होता है। कैथोड में, अपचयन अभिक्रिया होती है और इस अपचयन अभिक्रिया के कारण, निकेल ऑक्सीहाइड्रोक्साइड इलेक्ट्रॉन स्वीकार करके निकेल हाइड्रोक्साइड बन जाता है।

बैटरी का चार्जिंग

बैटरी का चार्जिंग के दौरान, बाहरी DC स्रोत को बैटरी पर लगाया जाता है। DC स्रोत का ऋणात्मक टर्मिनल बैटरी के ऋणात्मक प्लेट या एनोड से जोडा जाता है और स्रोत का धनात्मक टर्मिनल बैटरी के धनात्मक प्लेट या कैथोड से जोडा जाता है।

अब, बाहरी DC स्रोत के कारण, इलेक्ट्रॉन एनोड में डाले जाते हैं। एनोड में अपचयन अभिक्रिया होती है, कैथोड के बजाय। वास्तव में, बैटरी के डिस्चार्जिंग के मामले में, कैथोड पर अपचयन अभिक्रिया होती है। इस अपचयन अभिक्रिया के कारण, एनोड सामग्री इलेक्ट्रॉन पुनः प्राप्त करती है और बैटरी डिस्चार्ज नहीं होने वाली पिछली स्थिति में वापस लौट जाती है।
कैथोड को DC स्रोत के धनात्मक टर्मिनल से जोडा गया है, इस इलेक्ट्रोड के इलेक्ट्रॉन DC स्रोत के धनात्मक टर्मिनल द्वारा आकर्षित होंगे। इसके परिणामस्वरूप कैथोड पर ऑक्सीकरण अभिक्रिया होती है और कैथोड सामग्री अपने पिछले राज्य (जब यह डिस्चार्ज नहीं हो रहा था) में वापस लौट जाती है। यह बैटरी के चार्जिंग का समग्र आधार है।

अब एक फिर से चार्ज किया जा सकने वाला निकेल कैडमियम सेल का उदाहरण लें। बैटरी का चार्जिंग के दौरान, चार्जर DC स्रोत के ऋणात्मक और धनात्मक टर्मिनल बैटरी के ऋणात्मक और धनात्मक इलेक्ट्रोड से जोडे जाते हैं। यहाँ एनोड पर, DC ऋणात्मक टर्मिनल से इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण, अपचयन होता है जिसके कारण कैडमियम हाइड्रोक्साइड फिर से शुद्ध कैडमियम बन जाता है और हाइड्रोक्साइड आयन (OH–) इलेक्ट्रोलाइट में जाता है।

कैथोड या धनात्मक इलेक्ट्रोड पर, ऑक्सीकरण के कारण, निकेल हाइड्रोक्साइड इलेक्ट्रोलाइट विलयन में पानी छोडते हुए निकेल ऑक्सीहाइड्रोक्साइड बन जाता है।

बैटरी का चार्जिंग के दौरान, द्वितीयक बैटरी अपने मूल चार्ज्ड राज्य में वापस लौट जाती है और बैटरी के डिस्चार्जिंग के लिए तैयार हो जाती है।

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