एल्युमिनियम एयर बैटरी: वे कैसे काम करती हैं?

बैटरी बहुत भारी हो सकती हैं। इस दोष के कारण बैटरियाँ कई विभिन्न उपकरणों और ऐसे अनुप्रयोगों में ऊर्जा का स्रोत नहीं बन पाती हैं जहाँ हल्के वजन की आवश्यकता होती है।

एक एल्युमिनियम एयर बैटरी इस समस्या को दूर करती है। यह हवा का उपयोग कैथोड के रूप में करती है, जिससे इसका वजन काफी कम हो जाता है।

एक एल्युमिनियम एयर बैटरी में, एल्युमिनियम एनोड के रूप में और हवा (हवा में ऑक्सीजन) कैथोड के रूप में उपयोग किया जाता है। यह अन्य पारंपरिक बैटरियों की तुलना में बैटरी के इकाई वजन पर उत्पन्न ऊर्जा - यानी ऊर्जा घनत्व - बहुत अधिक होता है।

इसके बावजूद एल्युमिनियम एयर बैटरी व्यापक रूप से उत्पादित नहीं होती, मुख्य रूप से एनोड के उत्पादन की लागत के कारण, और हवा में कार्बन डाइऑक्साइड के कारण एल्युमिनियम एनोड के ऑक्सीकरण की समस्याओं के कारण। इसलिए, इस बैटरी का उपयोग मुख्य रूप से सैन्य अनुप्रयोगों में सीमित है।

एल्युमिनियम एयर बैटरी का उच्च ऊर्जा घनत्व इनके विद्युत वाहनों में उपयोग की उच्च संभावना का संकेत देता है।

एल्युमिनियम एयर बैटरी बनाना बहुत सरल है - और इसे साधारण घरेलू सामग्रियों से किया जा सकता है। हम एक DIY (Do It Yourself) गाइड पर चर्चा करेंगे एल्युमिनियम एयर बैटरी बनाने के लिए।

एल्युमिनियम एयर बैटरी प्रयोग

इस प्रयोग के लिए हमें आवश्यकता है,

1. एल्युमिनियम फोइल।

2. पानी और नमक का संतृप्त विलयन

3. ब्लोटिंग पेपर

4. सूक्ष्म कोयला धूल।

5. दो छोटे टुकड़े विद्युत तार और

6. एक प्रकाश उत्सर्जक डाइओड।

सरल एल्युमिनियम एयर बैटरी बनाने की प्रक्रिया

एक टुकड़ा एल्युमिनियम फोइल लें और इसे एक मेज पर फैलाएं। एक बर्तन में पानी और नमक का संतृप्त विलयन बनाएं। एक टुकड़ा ब्लोटिंग पेपर लें। संतृप्त नमक विलयन से ब्लोटिंग पेपर को भिगोएं। फिर भिगोए हुए ब्लोटिंग पेपर को एल्युमिनियम फोइल पर फैलाएं। अब ब्लोटिंग पेपर पर कुछ सूक्ष्म कोयला धूल डालें। एक गैर-प्रतिरोधी तार लीड को कोयला धूल में रखें, और इसे एक ही आकार के नमक विलयन से भिगोए हुए ब्लोटिंग पेपर से कवर करें। अब पूरी चीज़ को इस तरह गांठें कि, कोयला धूल एल्युमिनियम फोइल से सीधे संपर्क में न आ सके और गैर-प्रतिरोधी भाग तार एक छोर से बाहर निकले। अब एक और तार लें और गैर-प्रतिरोधी भाग तार को एल्युमिनियम फोइल से जोड़ें। अब यदि हम इन दो लीड (एक कोयला से और दूसरा एल्युमिनियम फोइल से) के साथ एक कम रेटेड प्रकाश उत्सर्जक डाइओड (LED) को जोड़ें और रोल को अपनी उंगलियों से दबाएं, तो LED चमकेगा। 

एल्युमिनियम एयर बैटरी का कार्य नियम

आकृति के दाहिने भाग में, एक एल्युमिनियम एयर बैटरी में एक हवा कैथोड होता है जिसे चांदी आधारित कैटलिस्ट से बनाया जा सकता है और यह CO₂ को बैटरी में प्रवेश करने से रोकने में मदद करता है लेकिन O₂ को इलेक्ट्रोलाइट में प्रवेश करने की अनुमति देता है। फिर यह ऑक्सीजन H₂O के साथ KOH इलेक्ट्रोलाइट विलयन में प्रतिक्रिया करती है, विलयन से इलेक्ट्रॉन लेती है और OH^– आयन बनाती है। ये आयन फिर एल्युमिनियम एनोड से जुड़ते हैं और Al(OH)₃ बनाते हैं और इलेक्ट्रॉन रिहाई करते हैं। ये इलेक्ट्रॉन फिर बाहरी परिपथ के माध्यम से एल्युमिनियम कैथोड से हवा कैथोड तक प्रवाहित होते हैं और इलेक्ट्रोलाइट विलयन में इलेक्ट्रॉन की कमी को दूर करने के लिए कैथोड अपचयन प्रतिक्रिया के कारण इलेक्ट्रॉन की कमी को दूर करते हैं।

एल्युमिनियम एयर बैटरी की रासायनिक प्रतिक्रिया

चार एल्युमिनियम परमाणु 3 ऑक्सीजन अणुओं और 6 पानी के अणुओं के साथ प्रतिक्रिया करते हैं और 4 एल्युमिनियम हाइड्रोक्साइड उत्पन्न करते हैं

एल्युमिनियम एयर बैटरी समीकरण

एनोड ऑक्सीकरण (आधा-प्रतिक्रिया),

कैथोड अपचयन (आधा-प्रतिक्रिया),

कुल प्रतिक्रिया,

फिनर्जी, एक प्रसिद्ध इजरायली विकास कंपनी, एल्युमिनियम एयर बैटरी और जिंक एयर बैटरी जैसी धातु एयर बैटरी के उपयोग पर केंद्रित है। धातु एयर बैटरी की विशेषता यह है कि वे वातावरण से ऑक्सीजन लेती हैं। एल्युमिनियम एयर बैटरी का ऊर्जा घनत्व बहुत उच्च है, यह 300 Wh प्रति एक पाउंड एल्युमिनियम तक हो सकता है। इसका शक्ति घनत्व भी बहुत उच्च है, लगभग 30 वाट/पाउंड।

इस प्रकार की बैटरी विद्युतीय रूप से फिर से चार्ज नहीं की जा सकती। बुनियादी र