نکل آئرن بیٹری یا ایڈیسن بیٹری کا کام اور خصوصیات
کونسی باتری دن کے دن مقبول ہو رہی ہے کیونکہ اس کی ترقی کا بڑا سکوپ ہے کہ اسے الیکٹرک ویہیکل کے لئے عالی توانائی کثافت کی باتری میں تبدیل کیا جا سکے؟ جواب یہ ہوگا نکل آئرن باتری یا ایڈیسن باتری۔ ایک لفظ میں، نی-افی باتری بہت مضبوط باتری ہے۔ یہ باتری اوورچارجنگ، اوورڈیچارجنگ، شارٹ سرکٹنگ وغیرہ پر بہت زیادہ تحمل رکھتی ہے۔ یہ باتری طویل عرصے تک براہ راست نہ کرنا چاہے تو بھی ایکساں کام کرتی ہے۔ اس کی وزنی ہونے کی وجہ سے یہ باتری ایسے ایپلیکیشنز میں استعمال ہوتی ہے جہاں باتری کی وزن کا فرق نہیں پڑتا، مثال کے طور پر، سورجی توانائی کے نظام میں، ہوائی توانائی کے نظام میں وغیرہ کے طور پر بیک اپ کے طور پر۔ نکل آئرن سیل کی لمبائی اور عمر لیڈ ایسڈ باتری سے بہت زیادہ ہوتی ہے، لیکن فیصلہ کن طور پر نکل آئرن باتری کی مقبولیت ختم ہو گئی ہے کیونکہ اس کی تیاری کی لاگت بہت زیادہ ہے۔
آئیے نکل آئرن (نی-افی) یا ایڈیسن باتری کے کچھ خاص خصوصیات پر نظر ڈالیں۔
یہ باتری اپنی وزن کے فی کلوگرام 30 سے 50 کلوواٹ توانائی کی ترسیل کی صلاحیت رکھ سکتی ہے۔ یہ باتری کی چارجنگ کارکردگی تقریباً 65% ہے۔ یہ مطلب ہے کہ چارجنگ کے دوران اینپٹ الیکٹرک توانائی کا 65% یہ باتری میں کیمیائی توانائی کے طور پر ذخیرہ ہوجاتا ہے۔ ڈیچارجنگ کارکردگی تقریباً 85% ہے۔ یہ مطلب ہے کہ باتری ڈیکھنے والے لوڈ کو اپنی ذخیرہ توانائی کا 85% الیکٹرک توانائی کے طور پر فراہم کرسکتی ہے اور باقی حصہ باتری کی خود کشی کی وجہ سے ختم ہوجاتا ہے۔ اگر باتری کو 30 دن کے لئے غیر استعمال کیا جائے تو یہ صرف 10% سے 15% اپنی ذخیرہ توانائی کھوئے گی۔ نکل آئرن باتری کی عمر بہت لمبی ہوتی ہے، اور یہ تقریباً 30 سے 100 سال تک ہوتی ہے۔ یہ مدت لیڈ ایسڈ باتری کی عام عمر سے بہت زیادہ ہوتی ہے جو تقریباً دس سال ہوتی ہے۔ نامی ولٹیج ریٹنگ فی نکل آئرن سیل 1.4 V ہے۔
نکل آئرن باتری
نکل آئرین بیٹری میں استعمال کیے جانے والے بنیادی مراکز نکل (III) ہائیڈروکسائڈ کیتھوڈ، لوز کی آنڈ اور پوٹاشیم ہائیڈروکسائڈ الیکٹرولائٹ ہیں۔ ہم سکٹیو میٹریال میں نکل سلفیٹ اور فیرس سلفائڈ شامل کرتے ہیں۔
ایڈیسن بیٹریوں کی تعمیر
نکل-آئرن سیل کی صلاحیت مثبت اور منفی پلیٹوں کے سائز اور تعداد پر منحصر ہوتی ہے۔ اس قسم کی بیٹری کیل میں مثبت اور منفی پلیٹوں کا ظہور ایک جیسا ہوتا ہے۔ دونوں پلیٹوں میں نکل پلیٹڈ آئرن سے بنی مستطیل شکل کی گرڈ موجود ہوتی ہے۔ ہر گرڈ کے سوراخ میں سستی اور نرم طرح سے خراب ہونے والی نکل پلیٹڈ سٹیل کی باکس پر مکمل ہوتی ہے۔
اگرچہ دونوں پلیٹوں کا ظہور ایک جیسا ہوتا ہے، لیکن ان میں مختلف سکٹیو میٹریال موجود ہوتا ہے۔ مثبت پلیٹوں کی نکل پلیٹڈ سٹیل کی باکس میں نکل کے آکسائڈ اور پودر شدہ کاربن کا ملاپ ہوتا ہے، اور کچھ منفی پلیٹوں میں آئرن کے آکسائڈ کے نرم دانے اور کاربن کا نرم ڈسٹ ہوتا ہے۔ دونوں پلیٹوں میں نرم کاربن کا ڈسٹ، سکٹیو میٹریال کے ساتھ ملاپ ہوتا ہے، جس سے برقی کیندکٹیوٹی میں اضافہ ہوتا ہے۔ ہم الیکٹرولائٹ کے طور پر 20% کم ہونے والی کاوسٹک پوٹاش کا استعمال کرتے ہیں۔
الیکٹرولائٹ اور الیکٹروڈز کو رکھنے کے لیے نکل پلیٹڈ آئرن کا استعمال کیا جاتا ہے۔ مختلف قطبیت کی پلیٹوں کے درمیان ایبونائٹ کے سٹک رکھے جاتے ہیں تاکہ وہ مستقیماً مل کر کسی کور کی وجہ سے نہ ہوں۔ ایڈیسن بیٹری کی تعمیر یا نکل آئرین بیٹری کی تعمیر میں ایک خاص بات یہ ہے کہ منفی پلیٹوں کی تعداد مثبت پلیٹوں کی تعداد سے ایک زیادہ ہوتی ہے، اور ہم آخری منفی پلیٹ کو کنٹینر سے برقی طور پر جڑاتے ہیں۔ ایک ہی قطبیت کی پلیٹیں ایک مشترکہ سٹرپ سے جڑی ہوتی ہیں، اور وہ ایک سیل بناتی ہیں، اور کئی سیلوں کو مل کر بیٹری تیار ہوتی ہے۔
نکل آئرین بیٹریوں کا کام کرنے کا طریقہ
ہم پہلے سے ہی جانتے ہیں کہ نکل آئرن بیٹری کا اصل عمل بیٹری میں ہونے والی کیمیائی ریاکشن ہے جسے الیکٹرو لائزس کہا جاتا ہے۔ الیکٹرو لائزس کوئی خاص چیز نہیں بلکہ یہ صرف کیمیائی ریاکشن ہے جو جب کرنٹ کا فロー ہوتا ہے تو وہ ہوتا ہے، یہ کیمیائی ریاکشن کا سبب یا نتیجہ ہوسکتا ہے۔ نکل آئرن سیل کی کیمیا بہت پیچیدہ ہے کیونکہ مثبت مواد کے لیے کسی بھی قطعی فارمولے کا تعلق نہیں ہے۔ لیکن اگر ہم اس کو Ni(OH)3 کے طور پر سمجھ سکتے ہیں تو ہم اس کو کچھ حد تک سمجھ سکتے ہیں۔ چارجنگ کے دوران، مثبت پلیٹس پر نکل کمپاؤنڈ نکل پراکسائڈ میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ چارجنگ کا عمل منفی پلیٹس میں آئرن کمپاؤنڈ کو سپنجی آئرن میں تبدیل کرتا ہے۔
پوری طرح سے چارجد حالت میں، مثبت پلیٹس کا سرگرم مواد نکل ہائیڈروکسائڈ [Ni(OH)3] ہوتا ہے، جبکہ منفی پلیٹ کے پاکٹس میں آئرن، Fe ہوتا ہے۔ جب سیل کرنٹ لوڈ کو فراہم کرتا ہے تو مثبت پلیٹ کا سرگرم مواد Ni(OH)3 سے Ni(OH)2 میں تبدیل ہوتا ہے اور منفی پلیٹ کا سرگرم مواد آئرن سے فیرس ہائیڈروکسائڈ (Fe(OH)2) میں تبدیل ہوتا ہے۔ ایڈیسن بیٹری میں الیکٹرو کیمیائی عمل کو اس مساوات سے ظاہر کیا جا سکتا ہے
مساوات دونوں پدھڑوں کو ظاہر کرتی ہے: چارجنگ اور ڈسچارجنگ۔ مساوات کا دائیں جانب کا فロー ڈسچارجنگ کا پدھڑا ظاہر کرتا ہے، اور مساوات کا بائیں جانب کا فロー چارجنگ کا پدھڑا ظاہر کرتا ہے۔ ریاکشن کرنٹ کے دوران بیرونی کرکٹ کے ذریعے مثبت پلیٹ کو الیکٹرانز کا منتقل ہونے کے ذریعے ہوتا ہے۔ بیٹری کے اندر الیکٹرو لائزس کے دوران پیدا ہونے والے کوروزیو فیمز کو نکالنے کا بندوبست ہوتا ہے تاکہ سیل کو مونٹ کرنے کے لیے کوئی خصوصی دیکھ بھال کی ضرورت نہ ہو۔
نکل آئرن بیٹریوں کی خصوصیات
ایک مکمل شارژ شدہ ایڈیسن بیٹری کا الیکٹرومیوٹیو فورس (emf) 1.4 V ہوتا ہے۔ اوسط نکاسی کا ولٹیج تقریباً 1.2 V ہوتا ہے اور اوسط شارژنگ ولٹیج تقریباً 1.7 V فی سیل ہوتا ہے۔ اس قسم کی بیٹری کی خصوصیات درج ذیل فگر میں دکھائی گئی ہیں۔
نکل آئرن بیٹری کے ولٹیج کے خصوصیات لیڈ-آکسیڈ سیل کے خصوصیات کے مشابہ ہیں۔ جبکہ مکمل طور پر شارژ شدہ emf 1.4 V ہوتا ہے اور یہ تدریجاً 1.3 V تک کم ہوتا ہے اور پھر بہت تدریجاً 1.1 یا 1.0 V تک نکاسی کے دوران کم ہوتا ہے۔ گراف سے ظاہر ہوتا ہے کہ نکاسی کے emf کا کوئی نچلا حد نہیں ہے جس کے بعد بیٹری کا آؤٹ پٹ صفر ہوجائے۔ اس لیے کچھ وقت کے بعد بیٹری کا آؤٹ پٹ رک جاتا ہے۔ بیٹری کا emf درجہ حرارت کے ساتھ مستقیماً تناسب میں ہوتا ہے، یعنی بیٹری کا emf درجہ حرارت کے بڑھنے سے بڑھتا ہے۔
ایک بیٹری کو شارژ کرنے کا اوسط وقت 7 گھنٹے ہوتا ہے اور نکالنے کا وقت 5 گھنٹے ہوتا ہے۔ ایک اور ایڈیسن بیٹری کا خصوصیت یہ ہے کہ زیادہ درجہ حرارت پر مستقل کام کرنا بیٹری کی عمر کو کم کرتا ہے، اگر بیٹری کو اوسط شارژنگ کے وقت سے زیادہ شارژ کیا جائے تو یہی بات ہوتی ہے۔
اس نکل-آئرن بیٹری کا امپیر-گھنٹہ اور واط-گھنٹہ کارکردگی کا درجہ ترتیب سے 85% اور 60% ہے۔ 4oC درجہ حرارت پر ایڈیسن بیٹری کی صلاحیت صفر ہوجاتی ہے، اس لیے بیٹری کو آپریشن سے پہلے گرم کرنا چاہئے، حالانکہ آپریشن کے دوران I2R کا نقصان بیٹری کو گرم اور چل رہا رکھتا ہے۔
نکل آئرن بیٹریز کے فوائد
ایڈیسن بیٹری کے مختلف فوائد ہیں، ان کی فہرست نیچے دی گئی ہے۔
اس بیٹری کا وزن دیگر قسم کی بیٹریوں کے مقابلے میں کم ہوتا ہے کیونکہ ان کی ضرورت کم مقدار کے الیکٹرولائٹس کی ہوتی ہے اور پلیٹ بھی کم وزن ہوتی ہیں۔
بیٹری کی خدمات کی مدت کافی زیادہ ہوتی ہے کیونکہ مختلف تدابیر کی گئی ہیں۔
یہ قسم کی بیٹریوں میں سٹیل کے بدن کی وجہ سے مضبوط اور محکم تعمیر ہوتی ہے۔ اس لیے، وہ گھٹاؤ، جھٹکے یا شوکس، سنگین کرنٹس اور مختصر مدار کے دوران متاثر نہیں ہوتی ہیں۔
نکل آئرن بیٹریز کے نقصانات
ایڈیسن بیٹری کے کچھ نقصانات ہیں، جیسے کہ ان بیٹریوں کو بنانے کے لئے درکار ابتدائی قیمت بہت زیادہ ہوتی ہے کیونکہ استعمال ہونے والے مواد بہت مہنگے ہوتے ہیں۔ ان قسم کی بیٹری کا دوسرا نقصان کم کارکردگی ہے۔ ان کچھ وجہوں کی بنا پر ان بیٹریوں کا استعمال محدود ہے، وہ عموماً ایسے علاقوں میں استعمال ہوتے ہیں جہاں زیادہ مکینکل قوت، سفیدی، اور تیزابی گیس سے آزادی کی ضرورت ہوتی ہے۔
بیان: اصل کو تحفظ دیں، اچھے مضامین کو شیئر کرنے کیلئے، اگر کوئی ناقص رکاوٹ ہو تو حذف کرنے کے لئے رابطہ کریں۔
