निकेल आयरन बैटरी या एडिसन बैटरी कार्य और विशेषताएँ

कौन सी बैटरी दिन-प्रतिदिन लोकप्रिय हो रही है क्योंकि इसके विकास का बड़ा स्कोप है ताकि इलेक्ट्रिक वाहन के लिए उच्च ऊर्जा घनत्व वाली बैटरी में बदला जा सके? जवाब होगा निकेल आयरन बैटरी या एडिसन बैटरी। एक शब्द में, Ni-Fe बैटरी बहुत ठोस बैटरी है। इस बैटरी की ओवरचार्जिंग, ओवर डिस्चार्जिंग, शॉर्ट सर्किट आदि के लिए बहुत अधिक सहनशीलता है। भले ही हम लंबे समय तक बैटरी को चार्ज न करें, फिर भी यह बैटरी समान रूप से अच्छा प्रदर्शन कर सकती है। इसके भारी वजन के कारण, यह बैटरी उन अनुप्रयोगों में इस्तेमाल की जाती है जहाँ बैटरी का वजन मायने नहीं रखता, जैसे, सौर ऊर्जा प्रणाली, वायु ऊर्जा प्रणाली, आदि में बैकअप के रूप में। निकेल-आयरन कोशिका की लंबाई और जीवनकाल लीड एसिड बैटरी की तुलना में बहुत अधिक होती है, फिर भी, निकेल-आयरन बैटरी अपने उच्च विनिर्माण लागत के कारण अपनी लोकप्रियता खो चुकी है।

आइए निकेल-आयरन (Ni-Fe) या एडिसन बैटरी के कुछ विशेष विशेषताओं पर एक नजर डालें।

यह बैटरी अपने वजन के प्रति किलोग्राम 30 से 50 kW ऊर्जा देने की क्षमता रख सकती है। इस बैटरी की चार्जिंग दक्षता लगभग 65% है। इसका मतलब है कि चार्जिंग के दौरान इस बैटरी में रासायनिक ऊर्जा के रूप में 65% इनपुट विद्युत ऊर्जा संचित होती है। डिस्चार्जिंग दक्षता लगभग 85% है। इसका मतलब है कि बैटरी लोड को विद्युत ऊर्जा के रूप में 85% संचित ऊर्जा दे सकती है और बाकी बैटरी के स्व-डिस्चार्जिंग के कारण निकल जाती है। अगर बैटरी 30 दिनों तक अप्रयुक्त रखी जाए, तो यह अपनी संचित ऊर्जा का केवल 10% से 15% स्व-डिस्चार्जिंग के कारण खो देगी। निकेल आयरन बैटरी की लंबी आयु होती है, और यह लगभग 30 से 100 वर्ष तक होती है। यह अवधि लीड एसिड बैटरी की लगभग दस वर्ष की सामान्य आयु से बहुत अधिक है। निकेल आयरन कोशिका का नामित वोल्टेज रेटिंग 1.4 V है।

निकेल आयरन बैटरी

निकेल आयरन बैटरी में उपयोग किए जाने वाले मूल घटक निकेल(III) हाइड्रोक्साइड कैथोड, आयरन ऐनोड और पोटेशियम हाइड्रोक्साइड इलेक्ट्रोलाइट हैं। हम निकेल सल्फेट और फेरस सल्फाइड एक्टिव मैटेरियल में जोड़ते हैं।

एडिसन बैटरी का निर्माण

Ne-Fe कोशिका की क्षमता धनात्मक और ऋणात्मक प्लेटों के आकार और संख्या पर निर्भर करती है। इस प्रकार की बैटरी सेलों में दोनों धनात्मक और ऋणात्मक प्लेटों का दिखावट एक समान होता है। दोनों प्लेटों में निकेल-प्लेटिड आयरन से बना आयताकार ग्रिड होता है। प्रत्येक ग्रिड की छेदों में चपटी और छोटे छेद वाली निकेल-प्लेटिड स्टील बॉक्स भरी जाती है।

हालांकि दोनों प्लेट एक समान दिखते हैं, फिर भी उनमें अलग-अलग सक्रिय सामग्री होती है। धनात्मक प्लेटों की निकेल-प्लेटिड स्टील बॉक्स में निकेल के ऑक्साइड और पुल्वराइज्ड कार्बन का मिश्रण होता है, और कुछ ऋणात्मक प्लेटों में आयरन के ऑक्साइड के नाना दाने और कार्बन की नाना धूल होती है। दोनों प्लेटों में, सक्रिय सामग्री के साथ मिश्रित कार्बन की नाना धूल, विद्युत चालकता में वृद्धि करने में मदद करती है। हम 20% द्रवित कॉस्टिक पोटाश का उपयोग इलेक्ट्रोलाइट के रूप में करते हैं।

निकेल-प्लेटिड आयरन का उपयोग इलेक्ट्रोलाइट और इलेक्ट्रोड्स को धारण करने वाले वेसेल बनाने के लिए किया जाता है। विभिन्न ध्रुवित प्लेटों के बीच एबोनाइट स्टिक रखी जाती हैं ताकि वे एक दूसरे से सीधे संपर्क में न आ सकें और शॉर्ट सर्किट होने से बचा जा सके। एडिसन बैटरी या निकेल आयरन बैटरी के निर्माण में एक विशेषता है, जिसमें ऋणात्मक प्लेटों की संख्या धनात्मक प्लेटों की संख्या से एक अधिक होती है, और हम अंतिम ऋणात्मक प्लेट को कंटेनर से विद्युतीय रूप से जोड़ते हैं। एक ही ध्रुवित प्लेटों को एक सामान्य स्ट्रैप से जोड़ा जाता है, और वे एक कोशिका बनाते हैं, और कई कोशिकाओं को जोड़कर बैटरी बनाई जाती है।

निकेल आयरन बैटरी का कार्यक्रम

हम पहले से ही जानते हैं कि निकेल-आयरन बैटरी का मुख्य कार्य बैटरी के भीतर रासायनिक अभिक्रिया है, जिसे इलेक्ट्रोलिसिस कहा जाता है। इलेक्ट्रोलिसिस कुछ नहीं, बल्कि यह वह रासायनिक अभिक्रिया है जो तब होती है जब विद्युत धारा बहती है, यह रासायनिक अभिक्रिया का कारण और परिणाम दोनों हो सकता है। निकेल-आयरन कोशिका की रसायनिकी बहुत जटिल है क्योंकि धनात्मक सक्रिय सामग्री के लिए एक सटीक सूत्र अभी तक अच्छी तरह से स्थापित नहीं हुआ है। लेकिन अगर हम यह मान लें कि सामग्री Ni(OH)3 है, तो हम इसे कुछ हद तक समझ सकते हैं। चार्जिंग के दौरान, धनात्मक प्लेटों पर निकेल यौगिक निकेल पेरोक्साइड में ऑक्सीकृत हो जाता है। चार्जिंग प्रक्रिया ऋणात्मक प्लेटों में आयरन यौगिक को स्पॉन्जी आयरन में बदल देती है।