லீட் ஆசிட் பேட்டரி இரசாயன எதிர்வினை
லீட்-அமில பேட்டரியின் செயல்பாட்டுக் கொள்கைகள் மற்றும் எதிர்வினைகள்
அனைத்து பேட்டரிகளும் மின் வேதியியல் அமைப்புகளாகும், அவை மின்சாரம் மற்றும் ஆற்றலின் ஆதாரமாக செயல்படுகின்றன. ஒவ்வொரு அமைப்பிலும் 2 மின்முனைகள் (நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை), எலக்ட்ரோலைட் மற்றும் பிரிப்பான் உள்ளன. பெரும்பாலான மின்வேதியியல் அமைப்புகள் ஒரு உலோக ஆக்சைடு அல்லது ஆக்சிஜனையே நேர்மறையாகவும், ஒரு உலோகத்தை எதிர்மறையாகவும் கொண்டிருக்கின்றன. அமைப்புகளை முதன்மை மற்றும் இரண்டாம் நிலை பேட்டரிகள் என மேலும் வகைப்படுத்தலாம். முதன்மை பேட்டரிகள் ஒரு முறை பயன்படுத்தப்படும்; இரண்டாம் நிலை பேட்டரிகள் பல முறை டிஸ்சார்ஜ் செய்யப்பட்டு ரீசார்ஜ் செய்யப்படலாம்.
வணிக ரீதியாக நிறுவப்பட்ட மற்றும் வெற்றிகரமான சில இரண்டாம் நிலை பேட்டரிகள் பின்வரும் அட்டவணையில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன:
| மின்வேதியியல் அமைப்பு | நேர்மறை மின்முனை | எதிர்மறை | எலக்ட்ரோலைட் | கருத்துக்கள் | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| லீட் ஆசிட் பேட்டரி | முன்னணி பெராக்சைடு PBO2 | பஞ்சுபோன்ற வடிவில் ஈய உலோகம் | சல்பூரிக் அமிலத்தை நீர்த்துப்போகச் செய்யுங்கள் | எதிர்வினைகளில் பயன்படுத்தப்படும் எலக்ட்ரோலைட் + மின்னணு அயனிகளை நடத்துதல் | ||
| லித்தியம் அயன் பேட்டரி | கோபால்ட், நிக்கல், மாங்கனீஸ், இரும்பு ஆக்சைடு கொண்ட லித்தியம் | கிராஃபைட், சிலிக்கான் (இடையிடப்பட்ட) பிணைக்கப்பட்ட லித்தியம் | லித்தியம் உப்புகளுக்கான கரிம கரைப்பான் கலவை | 2 மின்முனைகளுக்கு இடையே லித்தியம் அயனிகளை நடத்த எலக்ட்ரோலைட் - இரசாயன எதிர்வினைகள் இல்லை | ||
| நிக்கல் காட்மியம் | நிக்கல் ஆக்சிஹைட்ராக்சைடு Ni(O) OH | காட்மியம் உலோகம் | பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைடை நீர்த்துப்போகச் செய்யுங்கள் | எலக்ட்ரோலைட் எலக்ட்ரானிக் அயனிகளை நடத்துவதற்கு மட்டுமே | ||
| நிக்கல் மெட்டல் ஹைட்ரைடு | நிக்கல் ஆக்சிஹைட்ராக்சைடு Ni(O) OH | உலோகக் கலவையில் ஹைட்ரஜன் உறிஞ்சப்படுகிறது | பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைடை நீர்த்துப்போகச் செய்யுங்கள் | எலக்ட்ரோலைட் எலக்ட்ரானிக் அயனிகளை நடத்துவதற்கு மட்டுமே | ||
லீட் ஆசிட் பேட்டரி இரசாயன எதிர்வினை:
லீட் ஆசிட் பேட்டரி 3 முக்கிய வேலை கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது:
- லீட் டையாக்சைடு (PbO₂) நுண்துளை நேர்மறை மின்முனையை உருவாக்குகிறது.
- பஞ்சுபோன்ற நிலையில் உள்ள ஈயம் நுண்ணிய எதிர்மறை மின்முனையை உருவாக்குகிறது.
- 1.200 முதல் 1.280 குறிப்பிட்ட ஈர்ப்பு வரையிலான அடர்த்தியின் நீர்த்த சல்பூரிக் அமிலம் எலக்ட்ரோலைட் ஆகும். VRLA பேட்டரிகளில் அமிலத்தின் அளவு குறைவாக இருக்கும். எனவே, 1.300 -1.320 போன்ற அமிலத்தின் அதிக குறிப்பிட்ட ஈர்ப்பு பொதுவாக வடிவமைக்கப்பட்ட திறனை அடையப் பயன்படுகிறது.
மின்முனைகள் உற்பத்தியின் போது சிறப்பு சேர்க்கைகளைப் பயன்படுத்தி நுண்துளைகள் செய்யப்படுகின்றன, பேட்டரி தகட்டின் பெரும்பகுதி முழுவதும் எதிர்வினைகள் ஏற்படுவதை உறுதிசெய்யும். பேட்டரி பிரிப்பான் (கடத்தி அல்லாதது) 2 மின்முனைகளை சுருக்கத்திலிருந்து தனிமைப்படுத்த உதவுகிறது, ஆனால் எலக்ட்ரானிக் அயனிகளை குறைந்தபட்ச மின் எதிர்ப்புடன் கடந்து செல்ல அனுமதிக்கிறது.
மின்கலம் ஒரு சுமையுடன் (டிஸ்சார்ஜ்) இணைக்கப்படும்போது, எதிர்மறைத் தட்டில் உள்ள ஈய அணு ஈய அயனியாகவும் (Pb²⁺) 2 எலக்ட்ரான்களாகவும் பிரிகிறது. மின்னோட்டத்தின் அடிப்படை அலகை உருவாக்கும் எலக்ட்ரான்கள் எதிர்மறை தட்டில் தோன்றி எதிர்மறை முனையத்தின் வழியாக வெளிப்புற சுற்றுக்குள் பாய்கின்றன.
சுமையைக் கடந்து சென்ற பிறகு, எலக்ட்ரான்கள் நேர்மறை முனையத்தை வந்தடைகின்றன. எலக்ட்ரான்கள் லெட் டை ஆக்சைடை ஈய அயனிகளாக மாற்றுகின்றன (குறைக்கிறது).
நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை மின்முனைகள் இரண்டிலும், ஈய அயனிகள் (Pb²⁺) சல்பூரிக் அமிலத்துடன் வினைபுரிந்து LEAD SULPHATE ஐ உருவாக்குகின்றன. (கிளாட்ஸ்டோனின் இரட்டை சல்பேட் கோட்பாடு). நிக்கல்-காட்மியம் பேட்டரிகள், லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் போன்ற பிற மின்வேதியியல் அமைப்புகளில், எலக்ட்ரோலைட்டுகள் எதிர்வினைகளில் பங்கேற்காது. இரண்டு மின்முனைகளுக்கு இடையில் அயனிகளை நடத்துவது மட்டுமே அவற்றின் பங்கு.
வெளியேற்றத்தின் போது எதிர்வினைகள் - ஈய அமில பேட்டரி இரசாயன எதிர்வினை
வெளியேற்றத்தின் போது ஏற்படும் எதிர்வினைகள் (பேட்டரியின் முக்கிய செயல்பாடு இது)
பிபி (எதிர்மறை) → Pb²⁺ + 2 e⁻ ——————————- 1
PbO₂( நேர்மறை) Pb⁴⁺ + 2 e⁻ → Pb²⁺ —————————-2
Pb²⁺ + SO₄²⁻ (அமிலத்திலிருந்து) → PbSO₄ (இரண்டு மின்முனைகளிலும்)———3
சார்ஜிங் போது டிஸ்சார்ஜ் செய்யப்பட்ட லெட் ஆசிட் பேட்டரியின், அனைத்து 3 வினைகளும் தலைகீழ் திசையில் நடைபெறுகின்றன, மேற்கூறியவை லெட் ஆசிட் பேட்டரியில் நடைபெறும் எளிமைப்படுத்தப்பட்ட இரசாயன மற்றும் மின்வேதியியல் எதிர்வினைகள் ஆகும், இது மிகவும் நம்பகமான ரீசார்ஜ் செய்யக்கூடிய பேட்டரி அமைப்பு அல்லது இரண்டாம் நிலை பேட்டரி அமைப்பு.
முதன்மை மற்றும் இரண்டாம் நிலை பேட்டரிக்கு என்ன வித்தியாசம்? முதன்மை பேட்டரிகள் பயன்படுத்த & தூக்கி & ரீசார்ஜ் செய்ய முடியாது; இரண்டாம் நிலை பேட்டரிகள், ஓn சார்ஜிங், அனைத்து 3 கூறுகளும் – நேர்மறை, எதிர்மறை மற்றும் அமிலம் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகின்றன.
இவ்வாறு ரிச்சார்ஜபிள் அல்லது இரண்டாம் நிலை செல்/பேட்டரி உருவாக்கப்படுகிறது. எனவே இதற்கு இரண்டாம் நிலை பேட்டரி என்று பெயர்
உள் ஆக்ஸிஜன் சுழற்சி - ஈய அமில பேட்டரி இரசாயன எதிர்வினை
VRLA பேட்டரி சார்ஜ் செய்யும் போது:
நேர்மறை தட்டில், O2 வாயு உருவாகி, புரோட்டான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன.
2H2O → 4H + + O2 ↑ + 4e- ……. Eq. 1
2Pb + O2 → 2PbO
2PbO + 2H 2 SO 4 → 2PbSO 4 + 2H 2 O
——————————————————
2Pb + O2 + 2H 2 SO 4 → 2PbSO 4 + 2H 2 O + வெப்பம் ……. Eq. 2
—————————————————–
ஆனால், இது ஒரு சார்ஜிங் செயல்முறையாக இருப்பதால், இவ்வாறு உற்பத்தி செய்யப்படும் ஈய சல்பேட்டை மீண்டும் ஈயமாக மாற்ற வேண்டும்; சல்பூரிக் அமிலம் புரோட்டான்கள் (ஹைட்ரஜன் அயனிகள்) மற்றும் எலக்ட்ரான்களுடன் வினைபுரிவதன் மூலம் ஒரு மின்வேதியியல் பாதையால் உருவாக்கப்படுகிறது, அவை சார்ஜ் செய்யப்படும்போது நேர்மறை தட்டுகளில் நீர் சிதைவதால் ஏற்படும்.
2PbSO 4 + 4H + + 4e – → 2Pb + 2H 2 SO 4 ……. Eq. 3
டிஸ்சார்ஜ் & சார்ஜ் எதிர்வினைகள் - லீட் ஆசிட் பேட்டரி இரசாயன எதிர்வினை
கால்வனிக் செல் அல்லது பேட்டரியின் எதிர்வினைகள் அமைப்பு அல்லது வேதியியலுக்குக் குறிப்பிட்டவை:
உதாரணமாக, ஈய அமில செல்:
Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4 வெளியேற்றம் ↔ சார்ஜ் 2PbSO 4 + 2H 2 O E° = 2.04 V
Ni-Cd கலத்தில்
Cd + 2NiOOH + 2H 2 O வெளியேற்றம் ↔ சார்ஜ் Cd(OH) 2 + 2Ni(OH) 2 E° = 1.32 V
Zn-Cl 2 கலத்தில்:
Zn + Cl 2 டிஸ்சார்ஜ் ↔ சார்ஜ் ZnCl 2 E° = 2.12 V
டேனியல் கலத்தில் (இது ஒரு முதன்மை செல்; மீளக்கூடிய அம்புகள் இல்லாததை இங்கே கவனிக்கவும்)
Zn + Cu 2+ டிஸ்சார்ஜ் ↔ சார்ஜ் Zn 2+ + Cu(கள்) E° = 1.1 V
கலத்திற்குள் வெளியேற்றம் மற்றும் மின்னேற்ற எதிர்வினைகளின் போது என்ன நடக்கிறது? லீட் ஆசிட் பேட்டரி இரசாயன எதிர்வினை
எலக்ட்ரோலைட்: 2H 2 SO 4 = 2H + + 2HSO 4‾
எதிர்மறை தட்டு: Pb° = Pb 2+ HSO 4 + 2e
Pb 2+ + HSO 4‾ = PbSO 4 ↓ + H +
⇑ ⇓
நேர்மறை தட்டு: PbO 2 = Pb 4+ + 2O 2-
Pb 4+ + 2e = Pb 2+
Pb 2+ + 3H + + HSO 4‾ +2O 2- =PbSO 4 ¯ ↓+ 2H 2 O
சல்பூரிக் அமிலம் ஒரு வலுவான எலக்ட்ரோலைட் ஆகும், இது ஹைட்ரஜன் அயனிகள் மற்றும் பைசல்பேட் அயனிகள் (ஹைட்ரஜன் சல்பேட் அயனி என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) என பிரிக்கப்படுகிறது.
