బ్యాటరీ పనిత్తు సిద్ధాంతం: బ్యాటరీ ఎలా పనిచేస్తుంది?

బ్యాటరీ యొక్క పనితీరు

ఒక బ్యాటరీ లోహాలతో ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క ఆక్సీకరణ మరియు క్షయకరణ చర్యపై పనిచేస్తుంది. రెండు భిన్నమైన లోహ పదార్థాలను, ఎలక్ట్రోడ్‌లు అని పిలుస్తారు, సన్నని ఎలక్ట్రోలైట్‌లో ఉంచినప్పుడు, ఎలక్ట్రోడ్ లోహం యొక్క ఎలక్ట్రాన్ ఆకర్షణ పై ఆధారపడి వరుసగా ఎలక్ట్రోడ్లలో ఆక్సీకరణ మరియు క్షయకరణ చర్యలు జరుగుతాయి. ఆక్సీకరణ చర్య ఫలితంగా, ఒక ఎలక్ట్రోడ్ ప్రతికూలంగా ఆవేశపూరితమవుతుంది, దీనిని కాథోడ్ అంటారు మరియు క్షయకరణ చర్య కారణంగా, మరొక ఎలక్ట్రోడ్ సానుకూలంగా ఆవేశపూరితమవుతుంది, దీనిని ఆనోడ్ అంటారు.

కాథోడ్ బ్యాటరీ యొక్క ప్రతికూల టెర్మినల్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, అయితే ఆనోడ్ బ్యాటరీ యొక్క సానుకూల టెర్మినల్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. బ్యాటరీ యొక్క ప్రాథమిక సూత్రం ను సరిగ్గా అర్థం చేసుకోవడానికి, ముందుగా మనకు ఎలక్ట్రోలైట్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్ ఆకర్షణ గురించి కొన్ని ప్రాథమిక భావనలు ఉండాలి. నిజానికి, రెండు భిన్నమైన లోహాలను ఎలక్ట్రోలైట్‌లో ముంచినప్పుడు, ఈ లోహాల మధ్య ఒక సంభావ్య తేడా ఉత్పత్తి అవుతుంది.

నీటికి కొన్ని ప్రత్యేక సమ్మేళనాలు కలిపినప్పుడు, అవి కరిగి ప్రతికూల మరియు సానుకూల అయాన్లను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఈ రకమైన సమ్మేళనాన్ని ఎలక్ట్రోలైట్ అంటారు. ఎలక్ట్రోలైట్లకు ప్రసిద్ధ ఉదాహరణలు లవణాలు, ఆమ్లాలు మరియు క్షారాలు మొదలైన దాదాపు అన్ని రకాలు. ఒక తటస్థ పరమాణువు ఎలక్ట్రాన్‌ను అంగీకరించినప్పుడు విడుదల అయ్యే శక్తిని ఎలక్ట్రాన్ ఆకర్షణ అంటారు. వివిధ పదార్థాల కోసం పరమాణు నిర్మాణం భిన్నంగా ఉండటం వల్ల, వివిధ పదార్థాల యొక్క ఎలక్ట్రాన్ ఆకర్షణ భిన్నంగా ఉంటుంది.

రెండు విభిన్న రకాల లోహాలను ఒకే ఎలక్ట్రోలైట్ ద్రావణంలో ముంచినట్లయితే, వాటిలో ఒకటి ఎలక్ట్రాన్లను పొందుతుంది మరియు మరొకటి ఎలక్ట్రాన్లను విడుదల చేస్తుంది. ఏ లోహం (లేదా లోహ సమ్మేళనం) ఎలక్ట్రాన్లను పొందుతుంది మరియు ఏది ఎలక్ట్రాన్లను కోల్పోతుంది అనేది ఈ లోహాల యొక్క ఎలక్ట్రాన్ ఆకర్షణ పై ఆధారపడి ఉంటుంది. తక్కువ ఎలక్ట్రాన్ ఆకర్షణ ఉన్న లోహం ఎలక్ట్రోలైట్ ద్రావణం యొక్క ప్రతికూల అయాన్ల నుండి ఎలక్ట్రాన్లను పొందుతుంది.

మరోవైపు, ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్ ఆకర్షణ ఉన్న లోహం ఎలక్ట్రాన్లను విడుదల చేస్తుంది మరియు ఈ ఎలక్ట్రాన్లు ఎలక్ట్రోలైట్ ద్రావణంలోకి వస్తాయి మరియు ద్రావణం యొక్క సానుకూల అయాన్లకు చేర్చబడతాయి. ఈ విధంగా, ఈ లోహాలలో ఒకటి ఎలక్ట్రాన్లను పొందుతుంది మరియు మరొకటి ఎలక్ట్రాన్లను కోల్పోతుంది. ఫలితంగా, ఈ రెండు లోహాల మధ్య ఎలక్ట్రాన్ గాఢతలో తేడా ఉంటుంది.

ఎలక్ట్రాన్ గాఢతలో ఈ తేడా లోహాల మధ్య విద్యుత్ సంభావ్య తేడాను అభివృద్ధి చేస్తుంది. ఈ విద్యుత్ సంభావ్య తేడా లేదా emf ను ఏదైనా ఎలక్ట్రానిక్స్ లేదా విద్యుత్ సర్క్యూట్ లో వోల్టేజ్ మూలం గా ఉపయోగించవచ్చు. ఇది సాధారణ మరియు ప్రాథమిక బ్యాటరీ సూత్రం మరియు ఇది బ్యాటరీ ఎలా పనిచేస్తుంది.

అన్ని బ్యాటరీ సెల్లు ఇదే ప్రాథమిక సిద్ధాంతం పై ఆధారపడతాయి. వాటిని ఒక్కసారి చర్చ చేద్దాం. మనం ముందుగా చెప్పామని రాయను అలెసాంద్రో వోల్టా మొదటి బ్యాటరీ సెల్ను అభివృద్ధి చేశారు, మరియు ఈ సెల్ ప్రసిద్ధంగా సాధారణ వోల్టా సెల్గా తెలుసు. ఈ రకమైన సాధారణ సెల్ను చాలా సులభంగా తయారు చేయవచ్చు. ఒక కంటైనర్ తీసుకుంటే దానిని నిర్ధుచ్చు సల్ఫ్యూరిక ఆమ్లం ద్వారా ఎలక్ట్రోలైట్ చేసుకోండి. ఇప్పుడు మేము ఒక జింక్ మరియు ఒక కాప్పర్ రాత్తీని ద్రావణంలో ముంచుకుంటున్నాము మరియు వాటిని బాహ్య విద్యుత్ లోడ్ ద్వారా కనెక్ట్ చేసుకుంటున్నాము. ఇప్పుడు మీ సాధారణ వోల్టా సెల్ పూర్తయింది. కరెంట్ బాహ్య లోడ్ దాంతో ప్రవహించడం మొదలవుతుంది.

సమాంతర సల్ఫ్యూరిక ఆమ్లంలో జింక్ ఈ క్రింది విధంగా ఇలక్ట్రాన్లను తోప్పించుతుంది:

ఈ Zn + + ఆయన్లు ఎలక్ట్రోలైట్‌లోకి ప్రవేశిస్తాయి, మరియు ప్రతి జింక్ + + ఆయన్ రాత్తీలో రెండు ఇలక్ట్రాన్లను వదిలివేస్తుంది. ముందు చేసిన ఒక్సిడేషన్ రియాక్షన్ యొక్క ఫలితంగా, జింక్ ఎలక్ట్రోడ్ నెగేటివ్ చార్జ్ గా మిగిలిపోతుంది మరియు అది కాథోడ్ గా పనిచేస్తుంది. అందువల్ల, ఎలక్ట్రోలైట్‌లో కాథోడ్ దగ్గర Zn + + ఆయన్ల సంఖ్య పెరుగుతుంది.

ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క లక్షణాల ప్రకారం, నిర్ధుచ్చు సల్ఫ్యూరిక ఆమ్లం మరియు నీరు ఇంకా పోజిటివ్ హైడ్రోనియం ఆయన్లు మరియు నెగేటివ్ సల్ఫేట్ ఆయన్లుగా విభజించబడుతున్నాయి:

కాథోడ్ దగ్గర Zn+ + ఆయన్ల ఉపలాంఘం కారణంగా, H3O+ ఆయన్లు కాప్పర్ ఎలక్ట్రోడ్ దిశలో విసరిపోతాయి మరియు కాప్పర్ రాత్తీలోని పరమాణుల నుండి ఇలక్ట్రాన్లను తోప్పించుకొని డిస్చార్జ్ అవుతాయి. అనోడ్ వద్ద ఈ క్రింది రియాక్షన్ జరుగుతుంది:

కాప్పర్ ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద జరిగిన రిడక్షన్ రియాక్షన్ యొక్క ఫలితంగా, కాప్పర్ రాత్తీ పోజిటివ్ చార్జ్ గా మిగిలిపోతుంది మరియు అది అనోడ్ గా పనిచేస్తుంది.

డానియల్ సెల్

డానియల్ సెల్ కాప్పర్ సల్ఫేట్ ద్రావణం కలిగిన కాప్పర్ వాస్తువు కలిగియున్నది. కాప్పర్ వాస్తువు దాదాపు పోజిటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ గా పనిచేస్తుంది. నిర్ధుచ్చు సల్ఫ్యూరిక ఆమ్లం కలిగియున్న పోరస్ పాట్ కాప్పర్ వాస్తువులో ఉంటుంది. అమల్గమేటెడ్ జింక్ రాత్తీ, సల్ఫ్యూరిక ఆమ్లంలో ముంచుకుని, నెగేటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ గా పనిచేస్తుంది.

పోరస్ పాత్రలో ఉన్న ద్రవీకృత సల్ఫురిక్ ఆమ్లం జింక్‌తో చేరడం వల్ల హైడ్రోజన్ విస్తరించబడుతుంది. ఈ చర్య క్రింది విధంగా జరుగుతుంది:

పోరస్ పాత్రలో ZnSO4 ఏర్పడటం క్రిస్టల్‌లు ఏర్పడినంత వరకూ సెల్‌ల పనికి ప్రభావం చేయదు. హైడ్రోజన్ వాయువు పోరస్ పాత్రం దాటి కొండిపోతుంది, CuSO4 ద్రవంతో క్రింది విధంగా చేరుకుంటుంది:

ఏర్పడిన కాప్పర్ కాప్పర్ వాసనాలో అందుకుంటుంది.

బ్యాటరీ చరిత్ర

1936 లో గ్రీష్మ ఋతువుల మధ్యలో, బగ్దాద్ నగరం దగ్గర ఒక కొత్త రైల్వే లైన్ నిర్మాణం సమయంలో ఒక ప్రాచీన సమాధి కనుగొనబడింది. ఆ సమాధిలోని శేషాలు 2000 సంవత్సరాల పురాతనమైనవి. ఈ శేషాల మధ్య తెగని జార్లు ఉన్నాయి, వాటి ముడిలో పిచ్ తో ముందుకు వచ్చినవి. ఈ ముందుకు నుండి ఒక ఆయన్న వైపు ప్రాంతం చుట్టూ కాప్పర్ పీఠంతో చేయబడిన ఒక వృత్తాకార ట్యూబ్ వచ్చింది.

విజ్ఞానవాదులు ఈ జార్లను ఆమ్లం ద్రవంతో నింపినప్పుడు, ఆయన్న మరియు కాప్పర్ మధ్య స్థితి వ్యత్యాసం 2 వోల్ట్ల గా కనుగొనారు. ఈ తెగని జార్లను 2000 సంవత్సరాల పురాతనమైన బ్యాటరీ సెల్‌లుగా ఆశంకపడ్డారు. వారు ఈ జార్ను పార్థియన్ బ్యాటరీ అని పేర్కొన్నారు.

1786లో, ఇటాలియన్ శరీర రచనా విజ్ఞానవాది మరియు ఫిజియోలజిస్ట్ లూఇజి గాల్వాని ఆశ్చర్యపోయారు, మరణించిన ఎదుముగుప్ప కాలులను రెండు విభిన్న లోహాలతో స్పర్శించినప్పుడు, ఆ కాలుల మూస్కల్‌లు కంపించాయి.

అతను నిజమైన కారణం మరియు బ్యాటరీ సెల్ యొక్క మొదటి కనుగొనెలు అయ్యేందుకు అవగాహన లేదు. అతను ఆ చర్య శరీర ప్రపంచం యొక్క ఒక ధర్మం కారణంగా జరిగినదని ఊహించారు.

అన్నింటి తర్వాత, అలెసాండ్రో వోల్టా ప్రజాపతి పాదాలకి బదులుగా ఉప్పు నీరు కలిగిన కార్డ్బోర్డ్‌నాన్ని వాడి అదే ప్రభావాన్ని గుర్తించారు. అతను ఉప్పు నీరు కలిగిన కార్డ్బోర్డ్‌ని మధ్యలో ఉంచి, తామ్ర డిస్క్‌ను మరియు జింక్ డిస్క్‌ను మధ్యలో ఉంచి తామ్రం మరియు జింక్ మధ్యలో శక్తి వ్యత్యాసాన్ని కనుగొన్నారు.

ప్రకటన: ప్రామాణికంను ప్రతిష్ఠించండి, మంచి రచనలను పంచుకోవడం విలువైనది, లేకుండా హక్కుల ప్రభావం ఉంటే దూరం చేయండి.