সীসা অ্যাসিড ব্যাটারি রাসায়নিক বিক্রিয়া
একটি সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারির কাজের নীতি ও প্রতিক্রিয়া
সমস্ত ব্যাটারি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সিস্টেম যা বৈদ্যুতিক শক্তি এবং শক্তির উত্স হিসাবে কাজ করে। প্রতিটি সিস্টেমে 2টি ইলেক্ট্রোড (ধনাত্মক এবং নেতিবাচক), ইলেক্ট্রোলাইট এবং বিভাজক রয়েছে। বেশিরভাগ ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সিস্টেমে একটি ধাতব অক্সাইড বা অক্সিজেন নিজেই ইতিবাচক এবং একটি ধাতু নেতিবাচক হিসাবে থাকে। সিস্টেমগুলিকে আরও প্রাথমিক এবং মাধ্যমিক ব্যাটারি হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে। প্রাথমিক ব্যাটারিগুলি একবার ব্যবহারের জন্য; যখন সেকেন্ডারি ব্যাটারিগুলি বেশ কয়েকবার ডিসচার্জ এবং রিচার্জ করা যেতে পারে।
বাণিজ্যিকভাবে প্রতিষ্ঠিত এবং সফল সেকেন্ডারি ব্যাটারিগুলির কয়েকটি নিম্নলিখিত সারণীতে দেওয়া হয়েছে:
| ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সিস্টেম | ইতিবাচক ইলেকট্রোড | নেতিবাচক | ইলেক্ট্রোলাইট | মন্তব্য | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| সীসা অ্যাসিড ব্যাটারি | লিড পারক্সাইড PBO2 | স্পঞ্জি আকারে সীসা ধাতু | সালফিউরিক অ্যাসিড পাতলা করুন | বিক্রিয়ায় ব্যবহৃত ইলেক্ট্রোলাইট + ইলেকট্রনিক আয়ন পরিচালনা করে | ||
| লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি | কোবাল্ট, নিকেল, ম্যাঙ্গানিজ, আয়রনের অক্সাইড সহ লিথিয়াম | গ্রাফাইট, সিলিকন (ইন্টারক্যালেটেড) লিথিয়ামের সাথে | লিথিয়াম লবণের জন্য জৈব দ্রাবক মিশ্রণ | 2 ইলেক্ট্রোডের মধ্যে লিথিয়াম আয়ন পরিচালনার জন্য ইলেক্ট্রোলাইট - কোন রাসায়নিক বিক্রিয়া নেই | ||
| নিকেল ক্যাডমিয়াম | নিকেল অক্সিহাইড্রোক্সাইড Ni(O) OH | ক্যাডমিয়াম ধাতু | পটাসিয়াম হাইড্রক্সাইড পাতলা করুন | ইলেক্ট্রোলাইট শুধুমাত্র ইলেকট্রনিক আয়ন পরিচালনা করতে | ||
| নিকেল মেটাল হাইড্রাইড | নিকেল অক্সিহাইড্রোক্সাইড Ni(O) OH | হাইড্রোজেন একটি ধাতব সংকর ধাতুতে শোষিত হয় | পটাসিয়াম হাইড্রক্সাইড পাতলা করুন | ইলেক্ট্রোলাইট শুধুমাত্র ইলেকট্রনিক আয়ন পরিচালনা করতে | ||
সীসা অ্যাসিড ব্যাটারি রাসায়নিক বিক্রিয়া:
লিড অ্যাসিড ব্যাটারিতে 3টি প্রধান কার্যকারী উপাদান রয়েছে:
- সীসা ডাই অক্সাইড (PbO₂) পোরাস পজিটিভ ইলেকট্রোড গঠন করে।
- স্পঞ্জি অবস্থায় সীসা ছিদ্রযুক্ত নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড গঠন করে।
- 1.200 থেকে 1.280 নির্দিষ্ট মাধ্যাকর্ষণ পর্যন্ত পরিবর্তিত ঘনত্বের পাতলা সালফিউরিক অ্যাসিড হল ইলেক্ট্রোলাইট। ভিআরএলএ ব্যাটারিতে অ্যাসিডের পরিমাণ কম। তাই, 1.300 -1.320-এর মতো অ্যাসিডের উচ্চতর নির্দিষ্ট মাধ্যাকর্ষণ সাধারণত ডিজাইন করা ক্ষমতা অর্জন করতে ব্যবহৃত হয়।
ইলেক্ট্রোডগুলিকে বিশেষ সংযোজন ব্যবহার করে ছিদ্রযুক্ত করা হয়, যাতে ব্যাটারি প্লেটের পুরো অংশ জুড়ে প্রতিক্রিয়া ঘটে। ব্যাটারি বিভাজক (একটি নন-কন্ডাক্টর) 2টি ইলেক্ট্রোডকে শর্টিং থেকে বিচ্ছিন্ন করতে সাহায্য করে, কিন্তু ইলেকট্রনিক আয়নগুলিকে ন্যূনতম বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের মাধ্যমে যেতে দেয়।
যখন ব্যাটারি একটি লোড (ডিসচার্জ) এর সাথে সংযুক্ত থাকে, তখন ঋণাত্মক প্লেটের সীসা পরমাণুটি সীসা আয়ন (Pb²⁺) এবং 2টি ইলেকট্রনে বিভক্ত হয়। যে ইলেকট্রনগুলি কারেন্টের মৌলিক একক গঠন করে তা ঋণাত্মক প্লেটে উৎপন্ন হয় এবং নেতিবাচক টার্মিনালের মধ্য দিয়ে বহিরাগত সার্কিটে প্রবাহিত হয়।
লোডের মধ্য দিয়ে যাওয়ার পর ইলেকট্রনগুলো পজিটিভ টার্মিনালে আসে। ইলেকট্রন সীসা ডাই অক্সাইডকে সীসা আয়নে রূপান্তর (কমায়) করে।
ইতিবাচক এবং নেতিবাচক উভয় ইলেক্ট্রোডে, সীসা আয়ন (Pb²⁺) সালফিউরিক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে LEAD SULPHATE তৈরি করে। (গ্লাডস্টোনের ডাবল সালফেট তত্ত্ব)। নিকেল-ক্যাডমিয়াম ব্যাটারি, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির মতো অন্যান্য ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সিস্টেমে, ইলেক্ট্রোলাইটগুলি বিক্রিয়ায় অংশ নেয় না। তাদের ভূমিকা শুধুমাত্র দুটি ইলেক্ট্রোডের মধ্যে আয়ন পরিচালনা করা।
স্রাবের সময় প্রতিক্রিয়া - সীসা অ্যাসিড ব্যাটারি রাসায়নিক বিক্রিয়া
ডিসচার্জের সময় প্রতিক্রিয়া (যা একটি ব্যাটারির প্রধান কাজ)
Pb (নেতিবাচক) → Pb²⁺ + 2 e⁻ ——————————————- ১
PbO₂(ধনাত্মক) Pb⁴⁺ + 2 e⁻ → Pb²⁺ —————————–২
Pb²⁺ + SO₄²⁻ (অ্যাসিড থেকে) → PbSO₄ (উভয় ইলেক্ট্রোডে)——-৩
চার্জ করার সময় একটি ডিসচার্জড সীসা অ্যাসিড ব্যাটারির, সমস্ত 3টি প্রতিক্রিয়া বিপরীত দিকে সংঘটিত হয়, উপরেরটি হল সীসা অ্যাসিড ব্যাটারিতে সংঘটিত সরলীকৃত রাসায়নিক এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়া যা এটিকে সবচেয়ে নির্ভরযোগ্য রিচার্জেবল ব্যাটারি সিস্টেম বা সেকেন্ডারি ব্যাটারি সিস্টেম।
প্রাথমিক এবং মাধ্যমিক ব্যাটারির মধ্যে পার্থক্য কী? যদিও প্রাথমিক ব্যাটারি ব্যবহার ও নিক্ষেপ করা হয় এবং রিচার্জ করা যায় না; সেকেন্ডারি ব্যাটারি, ওn চার্জিং, সমস্ত 3 টি উপাদান – ধনাত্মক, ঋণাত্মক এবং অ্যাসিড পুনর্জন্ম হয়।
এইভাবে একটি রিচার্জেবল বা সেকেন্ডারি সেল/ব্যাটারি তৈরি করা হয়। তাই নাম সেকেন্ডারি ব্যাটারি
অভ্যন্তরীণ অক্সিজেন চক্র - সীসা অ্যাসিড ব্যাটারি রাসায়নিক বিক্রিয়া
VRLA ব্যাটারি চার্জ করার সময়:
ধনাত্মক প্লেটে, O2 গ্যাস বিবর্তিত হয় এবং প্রোটন এবং ইলেকট্রন উৎপন্ন হয়।
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 + তাপ ……… Eq. 2
—————————————————–
কিন্তু, এটি একটি চার্জিং প্রক্রিয়া হওয়ায়, এইভাবে উত্পাদিত সীসা সালফেটকে আবার সীসায় রূপান্তরিত করতে হবে; প্রোটন (হাইড্রোজেন আয়ন) এবং ইলেকট্রনের সাথে বিক্রিয়া করে সালফিউরিক অ্যাসিড একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল রুট দ্বারা উত্পন্ন হয় যখন তারা চার্জ করা হয়।
2PbSO 4 + 4H + + 4e − → 2Pb + 2H 2 SO 4 ……… Eq. 3
ডিসচার্জ এবং চার্জ প্রতিক্রিয়া - সীসা অ্যাসিড ব্যাটারি রাসায়নিক বিক্রিয়া
গ্যালভানিক সেল বা ব্যাটারির প্রতিক্রিয়া সিস্টেম বা রসায়নের জন্য নির্দিষ্ট:
উদাহরণস্বরূপ, সীসা অ্যাসিড কোষ:
Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4 ডিসচার্জ ↔ চার্জ 2PbSO 4 + 2H 2 O E° = 2.04 V
একটি Ni-Cd কোষে
Cd + 2NiOOH + 2H 2 O ডিসচার্জ ↔ চার্জ Cd(OH) 2 + 2Ni(OH) 2 E° = 1.32 V
একটি Zn-Cl 2 কোষে:
Zn + Cl 2 ডিসচার্জ ↔ চার্জ ZnCl 2 E° = 2.12 V
একটি ড্যানিয়েল কোষে (এটি একটি প্রাথমিক কোষ; এখানে বিপরীত তীরের অনুপস্থিতি লক্ষ্য করুন)
Zn + Cu 2+ ডিসচার্জ ↔ চার্জ Zn 2+ + Cu(s) E° = 1.1 V
একটি কোষের ভিতরে একটি স্রাব এবং চার্জ প্রতিক্রিয়া সময় কি ঘটে? সীসা অ্যাসিড ব্যাটারি রাসায়নিক বিক্রিয়া
ইলেক্ট্রোলাইট: 2H 2 SO 4 = 2H + + 2HSO 4‾
নেতিবাচক প্লেট: Pb° = Pb 2+ HSO 4 + 2e
Pb 2+ + HSO 4‾ = PbSO 4 ↓ + H +
⇑ ⇓
পজিটিভ প্লেট: PbO 2 = Pb 4+ + 2O 2-
Pb 4+ + 2e = Pb 2+
Pb 2+ + 3H + + HSO 4‾ +2O 2- =PbSO 4 ¯ ↓+ 2H 2 O
সালফিউরিক অ্যাসিড একটি শক্তিশালী ইলেক্ট্রোলাইট হওয়ায় এটি হাইড্রোজেন আয়ন এবং বিসালফেট আয়ন (যাকে হাইড্রোজেন সালফেট আয়নও বলা হয়) হিসাবে বিচ্ছিন্ন করা হয়।
