ব্যাটারির কাজের নীতি: একটি ব্যাটারি কিভাবে কাজ করে?

ব্যাটারির কাজের নীতি

একটি ব্যাটারি এলেকট্রোলাইট এবং ধাতুর অক্সিডেশন ও রিডাকশন বিক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে কাজ করে। যখন দুইটি অনুরূপ নয় ধাতুজাত পদার্থ (ইলেকট্রোড) একটি দ্রবীভূত এলেকট্রোলাইটে রাখা হয়, তখন ইলেকট্রোডগুলির ধাতুর ইলেকট্রন আকর্ষণের উপর নির্ভর করে ইলেকট্রোডগুলিতে অক্সিডেশন ও রিডাকশন বিক্রিয়া ঘটে। অক্সিডেশন বিক্রিয়ার ফলে একটি ইলেকট্রোড নেগেটিভভাবে চার্জিত হয়, যাকে ক্যাথোড বলা হয়, এবং রিডাকশন বিক্রিয়ার ফলে অন্য ইলেকট্রোড পজিটিভভাবে চার্জিত হয়, যাকে অ্যানোড বলা হয়।

ক্যাথোড ব্যাটারির নেগেটিভ টার্মিনাল গঠন করে, অন্যদিকে অ্যানোড পজিটিভ টার্মিনাল গঠন করে। ব্যাটারির মৌলিক নীতি সঠিকভাবে বুঝতে, প্রথমে আমাদের এলেকট্রোলাইট এবং ইলেকট্রন আকর্ষণের কিছু মৌলিক ধারণা থাকা দরকার। আসলে, যখন দুইটি অনুরূপ নয় ধাতু একটি এলেকট্রোলাইটে ডুবানো হয়, তখন এই ধাতুগুলির মধ্যে পটেনশিয়াল পার্থক্য উৎপন্ন হয়।

আবিষ্কার করা হয়েছে যে, যখন কিছু নির্দিষ্ট যৌগ পানিতে যোগ করা হয়, তারা দ্রবীভূত হয় এবং নেগেটিভ এবং পজিটিভ আয়ন উৎপন্ন করে। এই ধরনের যৌগকে এলেকট্রোলাইট বলা হয়। এলেকট্রোলাইটের জনপ্রিয় উদাহরণগুলি প্রায় সব ধরনের লবণ, অম্ল এবং ক্ষার ইত্যাদি। একটি নিরপেক্ষ পরমাণু একটি ইলেকট্রন গ্রহণ করার সময় মুক্ত করা শক্তিকে ইলেকট্রন আকর্ষণ বলা হয়। যেহেতু বিভিন্ন পদার্থের জন্য পরমাণু গঠন ভিন্ন, তাই বিভিন্ন পদার্থের ইলেকট্রন আকর্ষণও ভিন্ন হবে।

যদি দুই প্রকারের ধাতু একই এলেকট্রোলাইট দ্রবণে ডুবানো হয়, তাহলে একটি ইলেকট্রন লাভ করবে এবং অন্যটি ইলেকট্রন ছাড়াবে। কোন ধাতু (অথবা ধাতুজাত যৌগ) ইলেকট্রন লাভ করবে এবং কোনটি ইলেকট্রন ছাড়াবে, তা এই ধাতুগুলির ইলেকট্রন আকর্ষণের উপর নির্ভর করে। কম ইলেকট্রন আকর্ষণ সম্পন্ন ধাতু এলেকট্রোলাইট দ্রবণের নেগেটিভ আয়ন থেকে ইলেকট্রন লাভ করবে।

অন্যদিকে, বেশি ইলেকট্রন আকর্ষণ সম্পন্ন ধাতু ইলেকট্রন ছাড়াবে এবং এই ইলেকট্রনগুলি এলেকট্রোলাইট দ্রবণে বেরিয়ে আসবে এবং দ্রবণের পজিটিভ আয়নে যোগ হবে। এভাবে, একটি ধাতু ইলেকট্রন লাভ করবে এবং অন্যটি ইলেকট্রন ছাড়াবে। ফলে, এই দুই ধাতুর মধ্যে ইলেকট্রন ঘনত্বের পার্থক্য হবে।

এই ইলেকট্রন ঘনত্বের পার্থক্য ধাতুগুলির মধ্যে তড়িৎ পটেনশিয়াল পার্থক্য উৎপন্ন করে। এই তড়িৎ পটেনশিয়াল পার্থক্য বা ইম্ফ যেকোন ইলেকট্রনিক বা তড়িচ্চক্র এর জন্য ভোল্টেজের উৎস হিসেবে ব্যবহার করা যায়। এটি হল ব্যাটারির একটি সাধারণ এবং মৌলিক নীতি এবং এটি ব্যাটারি কিভাবে কাজ করে তা ব্যাখ্যা করে।

সব ব্যাটারি কোষ শুধুমাত্র এই মৌলিক নীতির উপর ভিত্তি করে তৈরি হয়। একটি একটি করে আলোচনা করা যাক। আমরা আগেই বলেছি, আলেসান্দ্রো ভোল্টা প্রথম ব্যাটারি কোষ তৈরি করেছিলেন, এবং এই কোষটি পরিচিত হয় সিম্পল ভোল্টাইক কোষ হিসেবে। এই ধরনের সিম্পল কোষ খুব সহজে তৈরি করা যায়। একটি পাত্র নিন এবং এটিতে দ্রবীভূত সালফিউরিক এসিড হিসেবে এলেকট্রোলাইট পূর্ণ করুন। এখন আমরা এই দ্রবণে একটি জিংক এবং একটি তামা রড ডুবাই এবং তাদের বাইরে একটি তড়িৎ লোড দিয়ে সংযুক্ত করি। এখন আপনার সিম্পল ভোল্টাইক কোষ সম্পূর্ণ হয়েছে। বাইরের লোড দিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হবে।

দ্রবীভূত সালফিউরিক এসিডে জিংক নিম্নরূপে ইলেকট্রন ছাড়ে:

এই Zn + + আয়নগুলি এলেকট্রোলাইটে প্রবেশ করে, এবং প্রতিটি Zn + + আয়ন দুটি ইলেকট্রন রডে রেখে যায়। উপরের অক্সিডেশন বিক্রিয়ার ফলে, জিংক ইলেকট্রোড নেগেটিভভাবে চার্জিত হয় এবং তাই ক্যাথোড হিসেবে কাজ করে। ফলে, ক্যাথোডের কাছে এলেকট্রোলাইটে Zn + + আয়নের ঘনত্ব বৃদ্ধি পায়।

এলেকট্রোলাইটের বৈশিষ্ট্য অনুযায়ী, দ্রবীভূত সালফিউরিক এসিড এবং পানি ইতিমধ্যেই পজিটিভ হাইড্রোনিয়াম আয়ন এবং নেগেটিভ সালফেট আয়নে বিচ্ছিন্ন হয়েছে, নিম্নরূপে:

ক্যাথোডের কাছে Zn+ + আয়নের উচ্চ ঘনত্বের কারণে, H3O+ আয়নগুলি তামা ইলেকট্রোডের দিকে ঠেলে যায় এবং তামা রডের পরমাণু থেকে ইলেকট্রন গ্রহণ করে বিদ্যুৎবিহীন হয়। অ্যানোডে নিম্নরূপে বিক্রিয়া ঘটে:

তামা ইলেকট্রোডে ঘটা রিডাকশন বিক্রিয়ার ফলে, তামা রড পজিটিভভাবে চার্জিত হয় এবং তাই অ্যানোড হিসেবে কাজ করে।

ড্যানিয়েল কোষ

ড্যানিয়েল কোষ তামা সালফেট দ্রবণ সহ একটি তামা পাত্র দিয়ে গঠিত। তামা পাত্রটি নিজেই পজিটিভ ইলেকট্রোড হিসেবে কাজ করে। একটি পোরাস পটে দ্রবীভূত সালফিউরিক এসিড রাখা হয় এবং এটি তামা পাত্রে রাখা হয়। একটি অ্যামালগামেটেড জিংক রড, সালফিউরিক এসিডে ডুবানো, নেগেটিভ ইলেকট্রোড হিসেবে কাজ করে।