बराबरी का आरोप

एक समानीकरण शुल्क क्या है?

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लीड एसिड बैटरी में बराबरी चार्ज

चार्ज को बराबर करने का इरादा एक लीड-एसिड बैटरी के ऑन-चार्ज वोल्टेज को गैसिंग स्तर पर लाना है ताकि सभी अपरिवर्तित सीसा सल्फेट को क्रमशः गुटनिरपेक्ष और पाम में सीसा और सीसा डाइऑक्साइड के लिए चार्ज किया जा सके ।

बराबरी चार्ज: लीड एसिड बैटरी में चार्ज को कैसे बराबर करें

लेड एसिड बैटरी का उचित रखरखाव बैटरी के जीवन को बेहतर बनाने में मदद करता है। बराबरी का शुल्क इस रखरखाव प्रक्रिया के सबसे महत्वपूर्ण पहलुओं में से एक है।

बाढ़ ग्रस्त बैटरी के बराबर चार्ज:

इस प्रकार की बैटरियों के लिए, चार्ज को बराबर करने का इरादा 12V बैटरी के ऑन-चार्ज वोल्टेज को गैसिंग स्तर पर लाना है ताकि सभी अपरिवर्तित लीड सल्फेट को क्रमशः गुटनिरपेक्ष आंदोलन और पाम में सीसा और सीसा डाइऑक्साइड के लिए चार्ज किया जा सके । जब स्वतंत्र और प्रचुर गैसिंग होती है, तो सभी अनचार्ज्ड सल्फेट आयन इलेक्ट्रोलाइट में जाते हैं और एसिड घनत्व बढ़ाते हैं।

विनल अपनी क्लासिक किताब में कोशिकाओं और गैसिंग स्तर के वोल्टेज के रिश्ते को देता है।

Cell Voltage (V) Level of gassing Composition of the gases evolved H2 Percent Composition of the gases evolved O2 Percent
2.2 No gassing - -
2.3 Slight 52 47
2.4 Normal 60 38
2.5 Copious 67 33

बाढ़ ग्रस्त कोशिकाओं के आरोप में गैसिंग स्तर और सेल वोल्टेज

(क्रेडिट: विनल, जीडब्ल्यू, स्टोरेज बैटरी, जॉन विले एंड संस, न्यूयॉर्क, 1954, पृष्ठ 262)

इसी तरह, कारखाने में बैटरी ठीक से प्रारंभिक चार्ज नहीं करने के लिए आगे बराबरी चार्जकी आवश्यकता होती है । यह बैटरी चालू करने के कुछ महीनों के भीतर इलेक्ट्रोलाइट के विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण में वृद्धि से सबूत किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, एक इन्वर्टर बैटरी। आम तौर पर, शिपिंग से पहले विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण मूल्य 1.240 होगा। एक बार जब यह मूल्य प्राप्त हो जाता है, तो कुछ निर्माता चार्ज करना बंद कर देते हैं और मान लेते हैं कि बैटरी पूरी तरह से चार्ज हो गई है।

वास्तव में, यदि उन्होंने आरंभिक प्रभार को आगे जारी रखा होता, तो वे विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण में पर्याप्त वृद्धि देख सकते थे । प्रारंभिक चार्जिंग का यह पहलू प्लेटों में अनचार्ज्ड लीड सल्फेट की उपस्थिति को इंगित करता है। सीसा सल्फेट की इस मात्रा ने आगे चार्ज करने की प्रक्रिया में इलेक्ट्रोलाइट की विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण को बढ़ाने में मदद की।

चार्ज की मदद को बराबर करने से कैसे मदद मिलती है?

समानीकरण चार्ज बैटरी के डिजाइन किए गए जीवन को साकार करने में मदद करता है, अपर्याप्त चार्जिंग के कारण समय से पहले विफलता से बचता है। नियमित समूटिंग चार्ज प्राप्त करने वाली बैटरी एक से अधिक समय तक जीवित रहेगी जो नहीं करती है। फोर्कलिफ्ट बैटरी, ऑटोमोटिव बैटरी और इन्वर्टर बैटरी के मामले में यह विशेष रूप से सच है। हमने देखा है कि एक बराबर चार्ज फोर्कलिफ्ट बैटरी देने से फोर्कलिफ्ट बैटरी का बेहतर प्रदर्शन सुनिश्चित होता है। चार्ज समकरण नियंत्रण के माध्यम से बैटरी जीवन का विस्तार बेहतर बैटरी प्रदर्शन के लिए स्थापित तरीका है।

कुछ देशों में, यूपीएस और स्थिर बिजली आपूर्ति बैटरी एक साल में कुछ मिनटों के लिए भी बिजली सैर का अनुभव नहीं है । ऐसी स्थितियों में, बैटरी के निर्माता उपभोक्ता को कुछ मिनटों के लिए साधन आपूर्ति बंद करने की सलाह देते हैं। इससे “फ्लोट पासिेशन” से बचा जा सकेगा।

बैटरी के चार्ज को बराबर करना: वीआरएलए

ऊपर चर्चा किए गए सभी पहलू वीआर बैटरी पर भी लागू होते हैं। फर्क सिर्फ इतना है कि बराबरी चार्ज के लिए चार्जिंग वोल्टेज कम है। बैटरी को बराबरी के चार्ज के दौरान 14.4 वी (12V बैटरी के लिए) से अधिक नहीं चार्ज किया जाना है। गैसिंग दरें हैं:

वाल्व विनियमित कोशिकाओं के प्रभार पर गैसिंग स्तर और सेल फ्लोट वोल्टेज

Cell voltage (V) Level of gassing Recombination efficiency (%) Gassing rate * Relative gassing rate
2.25 to 2.3 Negligible gassing ~ 99.87 ~ 0.0185 ~ 1
2.4 Some gassing ~ 99.74 ~ 0.037 ~ 2
2.5 Gassing ~ 97.4 ~ 0.37 ~ 20

* cc/h/Ah/cell से: क्रेडिट: सी एंड डी टेक्नोलॉजीज:तकनीकी बुलेटिन 41-6739, २०१२.) । 1 घन फुट = 28317 सीसी (= (12*2.54)3 = 28316.85)

कैसे VRLA बैटरी बाढ़ सीसा एसिड बैटरी से अलग है?

लीड एसिड बैटरी के दो संस्करणों की बुनियादी केमिस्ट्री एक ही है। डिस्चार्ज प्रतिक्रियाएं समान हैं, लेकिन चार्जिंग प्रतिक्रियाएं उनके मध्यवर्ती चरणों में भिन्न होती हैं।

एक बाढ़ का नेतृत्व एसिड बैटरी में चार्ज के अंत के पास विकसित गैसों (हाइड्रोजन और ऑक्सीजन) बाहर निकाल रहे हैं । ते ऑक्सीजन गैस वीआर कोशिकाओं की सकारात्मक प्लेट पर विकसित आसानी से नकारात्मक प्लेट में ले जाते हैं और गैसीय माध्यम में उच्च प्रसार गुणांक के कारण सीसा को ऑक्सीकरण करते हैं। वीआर सेल में यह तेजी से रिएक्शन है। कम प्रसार गुणांक के कारण बाढ़ ग्रस्त कोशिकाओं में गैसों की ऐसी आवाजाही संभव नहीं है। बाढ़ ग्रस्त कोशिकाओं के समान स्थितियां वीआर कोशिकाओं में भी हो जाएंगी यदि एजीएम पूरी तरह से संतृप्त है और ऑक्सीजन पुनर्संयोजन प्रतिक्रिया तभी शुरू होगी जब पानी इलेक्ट्रोलिसिस और कुछ पानी की हानि के कारण भूखे इलेक्ट्रोलाइट की स्थिति विकसित होना शुरू हो जाएगी ।

एक वाल्व विनियमित सेल में हाइड्रोजन विकास चार्ज के दौरान सीसा सल्फेट के गठन से बाधित होता है। यह सीसा सल्फेट नकारात्मक प्लेट की क्षमता को अधिक सकारात्मक मूल्यों पर ले जाता है ताकि हाइड्रोजन विकास बहुत कम हो जाए। निगेटिव ग्रिड में विशेष एलॉय का भी इस्तेमाल किया जाता है जिसमें हाइड्रोजन ओवरवोल्टेज ज्यादा होगा ।

निर्माण के लिहाज से वीआरएलए बैटरी में निम्नलिखित अंतर हैं:

  • वीआरएलए बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट की मात्रा कम होती है। यह जानबूझकर ऐसा रखा है क्योंकि वहां पाम से विकसित ऑक्सीजन के लिए एक मार्ग के लिए अवशोषण ग्लास चटाई (एजीएम) विभाजक में असंतृप्त छिद्रों के माध्यम से गुटनिरपेक्ष आंदोलन से संपर्क किया जाना चाहिए । इलेक्ट्रोलाइट की कम मात्रा की भरपाई के लिए वीआर बैटरी में उच्च घनत्व वाले एसिड का इस्तेमाल किया जाता है । इससे कम कम रेट क्षमताओं की भरपाई भी हो जाएगी।
  • वीआरएलए बैटरी में तत्व अत्यधिक संकुचित होते हैं। यह पहलू बैटरी के जीवन को बढ़ाने में सबसे महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। प्लेट-सेपरेटर-कंटेनर वॉल संपीड़न डिजाइन का एक अभिन्न हिस्सा है। यह प्लेटों और विभाजक के बीच अच्छा इलेक्ट्रोलाइट प्रसार सुनिश्चित करता है। सकारात्मक सक्रिय सामग्री विस्तार में कमी और परिणामी क्षमता हानि के कारण जीवन भी बढ़ जाता है।

  • वीआरएलए बैटरी में प्रत्येक कोशिका में एक-तरफा रीसीलिंग वाल्व होता है या कुछ कोशिकाओं (विशेष रूप से छोटी क्षमता कोशिकाओं में) के लिए एक आम वाल्व हो सकता है। यह बहु-कार्यात्मक वाल्व निम्नलिखित तरीके से काम करता है:
    मैं. वायुमंडलीय वायु (ऑक्सीजन) के आकस्मिक प्रवेश को रोकता है।
    द्वितीय. पाम से एनएएम तक दबाव-सहायता प्राप्त ऑक्सीजन परिवहन में मदद करता है
    Iii. चार्जर के अपमानजनक चार्जिंग या खराब होने के कारण बैटरी के अंदर अनुचित दबाव विकास की स्थिति में विस्फोट को रोकता है।
  • VRLA बैटरी के उचित कार्य आंतरिक ऑक्सीजन चक्र है, जो बदले में एक रिसाव प्रूफ निर्माण पर निर्भर करता है पर निर्भर करता है: ढक्कन सील और सील को कवर करने के लिए बर्तन को कवर करने के लिए । आंतरिक ऑक्सीजन चक्र हाइड्रोजन विकास को कम करने में मदद करता है और इस प्रकार पानी की हानि को कम करता है।

आंतरिक ऑक्सीजन चक्र

वीआरएलए बैटरी की चार्जिंग के दौरान:
सकारात्मक प्लेट में, O2 गैस विकसित की जाती है और प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन किया जाता है।
2H2O → 4H+ + O2 ↑ + 4e-……… Eq. 1

ऑक्सीजन गैस, हाइड्रोजन आयनों और इलेक्ट्रॉनों सकारात्मक प्लेट पर पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के परिणामस्वरूप विकसित खाली छिद्रों, गैस से भरे छिद्रों और एजीएम विभाजक में इलेक्ट्रोलाइट चैनलों के माध्यम से गुजरता है (या गेलेड वीआर बैटरी के मामले में गेलेड इलेक्ट्रोलाइट मैट्रिक्स में ठीक दरारें) और नकारात्मक प्लेटों तक पहुंचते हैं। यह गैस PbO बनने के लिए गुटनिरपेक्ष आंदोलन में नेतृत्व के साथ जोड़ती है और कम ऑक्सीजन पानी बनाने के लिए हाइड्रोजन आयनों के साथ जोड़ती है । यह ऑक्साइड लेड सल्फेट बनाने के लिए सल्फेट आयनों के साथ रासायनिक रूप से जोड़ती है

2Pb + O2 → 2PbO
2PbO + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O
——————————————————
2Pb + O2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O + हीट……… Eq. 2
—————————————————–
लेकिन, यह एक चार्जिंग प्रक्रिया होने के नाते, इस प्रकार फिर से उत्पादित लीड सल्फेट को लीड में परिवर्तित किया जाना चाहिए; सल्फ्यूरिक एसिड एक इलेक्ट्रोकेमिकल मार्ग द्वारा प्रोटॉन (हाइड्रोजन आयनों) और इलेक्ट्रॉनों के साथ प्रतिक्रिया करके उत्पन्न होता है जिसके परिणामस्वरूप सकारात्मक प्लेटों पर पानी का अपघटन होता है जब उन्हें चार्ज किया जाता है।

2PbSO4 + 4H+ + 4e → 2Pb + 2H2SO4……… Eq. 3

जब एनएएम को चार्ज के दौरान पीबीएसओ 4 में परिवर्तित कर दियाजाता है, तो नकारात्मक प्लेट की क्षमता अधिक सकारात्मक हो जाती है (जैसा कि निर्वहन के मामले में)। यह हाइड्रोजन विकास प्रतिक्रिया में बाधा में मदद करता है। हाइड्रोजन गैस की बहुत कम मात्रा का उत्पादन किया जाता है, लेकिन एक तरफा वाल्व यह सुनिश्चित करता है कि जार के अंदर दबाव हाइड्रोजन को वायुमंडल में निकाल कर खतरनाक स्तर तक नहीं पहुंचता है, इस प्रकार बैटरी को उभड़ा और अन्य दोषों से बचाता है।

अंतिम प्रतिक्रिया कोशिका के रासायनिक संतुलन को पुनर्स्थापित करती है। प्रतिक्रियाओं का शुद्ध योग (Eq 1) (Eq 3) शून्य होने के नाते, चार्ज के दौरान खर्च की गई विद्युत ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा [रेफरी आरएफ नेल्सन, प्रोसी. 4 इंस्ट लीड एसिड बैटरी सेमिनार, 25-27 अप्रैल 1990, सैन फ्रांसिस्को, यूएसए, ILZRO, Inc.1990, pp.31-60]] के बजाय गर्मी में परिवर्तित हो जाता है।

बराबरी का आरोप
लीड एसिड सेल - डिस्चार्ज प्रतिक्रियाओं को समझाया गया
बराबरी का आरोप
वीआरएलए सेल में पुनर्संयोजन प्रतिक्रिया

एक VRLA सेल का सबसे महत्वपूर्ण लाभ पानी का कोई अतिरिक्त एक रखरखाव प्रक्रिया के रूप में आवश्यक है । अगला लाभ यह है कि यह अपने संचालन के दौरान गैसों की नगण्य मात्रा विकसित करता है, क्योंकि 2.25 से 2.3 वी प्रति सेल के अनुशंसित फ्लोट वोल्टेज पर लगभग 100% पुनर्संयोजन है। इसके अलावा, इन बैटरियों को एक जगह से दूसरी जगह ले जाने में कोई परिवहन प्रतिबंध नहीं हैं।

प्राथमिक और रिचार्जेबल बैटरी

एक बैटरी को इलेक्ट्रोकेमिकल डिवाइस के रूप में परिभाषित किया गया है जो रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के माध्यम से रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है और इस प्रकार इलेक्ट्रोकेमिकल पावर स्रोत के रूप में कार्य करता है। लेकिन, यह सत्ता का बारहमासी स्रोत नहीं है। बैटरी केवल तब तक बिजली की आपूर्ति करेगी जब तक कि ऊर्जा उत्पादक प्रतिक्रियाओं को बनाए रखने के लिए पर्याप्त सक्रिय सामग्री न हो। एक बार जब बैटरी का वोल्टेज स्तर सिस्टम के रसायन द्वारा परिभाषित एक निश्चित निचले स्तर को प्राप्त कर ले, तो प्रतिक्रियाओं को उलट देना होगा, यानी, बैटरी को सीधे चालू प्राप्त करना होगा। डिस्चार्ज प्रतिक्रियाओं को रिवर्स करने के लिए डिस्चार्ज बैटरी की रिवर्स दिशा में सीधे करंट की आपूर्ति करने का यह कार्य “चार्जिंग” कहा जाता है।

यह निर्वहन उत्पादों से मूल सक्रिय सामग्री को पुनर्जीवित करेगा और सिस्टम के रसायन द्वारा फिर से परिभाषित बैटरी वोल्टेज को उच्च मूल्यों में भी बढ़ाएगा। यह विवरण बैटरी पर लागू होता है जिसे माध्यमिक या भंडारण बैटरी कहा जाता है। यह प्राथमिक कोशिकाओं के लिए प्रासंगिक नहीं है जैसे कि इलेक्ट्रिक टॉर्च और कलाई घड़ियों में उपयोग किया जाता है। एक निर्वहन के दौरान बैटरी वोल्टेज को कम करना सक्रिय सामग्रियों की कमी और कई अन्य कारणों से होता है।

बैटरी की एक स्वतंत्र इकाई को “सेल” कहा जाता है। एक बैटरी डिजाइन वोल्टेज और क्षमता रेटिंग या कुल kWh रेटिंग प्राप्त करने के लिए कई अलग अलग फैशन में जुड़े दो या अधिक कोशिकाओं का एक संयोजन है। सबसे अधिक, एक मोनोब्लॉक बैटरी ऑटोमोबाइल और छोटी क्षमता वाल्व-विनियमित लीड एसिड बैटरी (वीआरएलए) और ट्यूबलर बैटरी (12V/200 एएच तक) में कार्यरत है; इस क्षमता से परे एकल कोशिकाओं का उपयोग श्रृंखला या श्रृंखला-समानांतर व्यवस्थाओं में संयोजन करके आवश्यक किलोवाट रेटिंग प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

48V/1500 आह (या 72 किलोवाट) रेटिंग की लीड एसिड बैटरी में 2V/1500 Ah क्षमता कोशिकाओं के 24 नंबर हो सकते हैं जो एक साधारण श्रृंखला तरीके से जुड़े होते हैं या 2V/750 Ah क्षमता कोशिकाओं की 48 कोशिकाएं एक श्रृंखला-समानांतर तरीके से जुड़ी होती हैं। कि 24 श्रृंखला में जुड़े कोशिकाओं को 48V/750Ah (या ३६ किलोवाट) बैटरी बनाने के लिए है । इस तरह की एक और 48V/750 बैटरी को 48V/1500 Ah (72 किलोवाट) बैटरी बनाने के लिए पहले एक के समानांतर जोड़ा जाएगा ।

लिथियम आयन (ली-आयन) इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी) बैटरी से एक और उदाहरण:
बैटरी-पैक आकार के आधार पर, ईवी निर्माता टेस्ला प्रति पैक लगभग 6000-8000 कोशिकाओं का उपयोग करता है, प्रत्येक कोशिका 70 या 90 किलोवाट बैटरी पैक बनाने के लिए 3.6V/3.1 से 3.4 एएच क्षमता की है।

७० किलोवाट टेस्ला ईवी बैटरी ३.७ V/3.4 आह की प्रकार १८६५० एनसीए कोशिकाओं के बारे में ६००० कोशिकाओं का उपयोग करता है, एक जटिल श्रृंखला समानांतर व्यवस्था में जुड़े । इसकी रेंज 325 किमी प्रति चार्ज है। (यहां आंकड़ा 18650 एक विशेष प्रकार के ली-आयन सेल को संदर्भित करता है जिसमें लंबाई (या ऊंचाई) 65 मिमी और व्यास 18 मिमी के अनुमानित आयाम होते हैं। शब्द “एनसीए” इस सेल में इस्तेमाल कैथोड सामग्री के लिए खड़ा है, उदाहरण के लिए, एन = निकल, सी = कोबाल्ट और एक = एल्यूमीनियम, कि निकल-कोबाल्ट-एल्यूमीनियम ऑक्साइड कैथोड सामग्री है)
90kWh पैक में 16मॉडल में 7,616 सेल होते हैं। इसका वजन 540 किलो है। इसकी रेंज 426 किमी प्रति चार्ज है।

एक सेल के घटक:

बैटरी के सबसे आवश्यक घटक हैं:
एक. एनोड (निगेटिव प्लेट)
बी. कैथोड (पॉजिटिव प्लेट)
सी. इलेक्ट्रोलाइट (लीड एसिड बैटरी में, इलेक्ट्रोलाइट भी एक सक्रिय सामग्री है, लेकिन अधिकांश अन्य प्रणालियों में ऐसा नहीं है)
उपरोक्त तीनों को सक्रिय घटक कहा जाता है
बेशक, निष्क्रिय घटक हैं जैसे
एक. जार
बी. वर्तमान संग्रह ग्रिड
सी. बस बार या कनेक्टर पट्टियां
D. विभाजक
ई. इंटर-सेल कनेक्टर
F. टर्मिनल पोस्ट, आदि

एक सीसा एसिड बैटरी में, इलेक्ट्रोलाइट (पतला सल्फ्यूरिक एसिड) ऊर्जा उत्पादक प्रतिक्रिया में भाग लेता है के रूप में नीचे दिए गए सेल प्रतिक्रिया से देखा जा सकता है । सल्फ्यूरिक एसिड का सेवन सीसा डाइऑक्साइड को बदलने और सल्फेट का नेतृत्व करने के लिए किया जाता है और इसलिए निर्वहन प्रतिक्रिया आय के रूप में इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व कम हो जाता है। इसके विपरीत, जब कोशिका को चार्ज किया जाता है, तो चार्ज प्रतिक्रिया के रूप में इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व बढ़ जाता है। इसका कारण यह है कि डिस्चार्ज के दौरान दोनों सक्रिय सामग्रियों द्वारा अवशोषित सल्फेट आयन इलेक्ट्रोलाइट में छोड़े जाते हैं और इसलिए इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व बढ़ जाता है।

डिस्चार्ज और चार्ज प्रतिक्रियाएं

गैल्वेनिक सेल या बैटरी की प्रतिक्रियाएं सिस्टम या रसायन शास्त्र के लिए विशिष्ट हैं:

उदाहरण के लिए, लीड एसिड सेल:

पीबी + पीबीओ2 + 2H2एसओ4 डिस्चार्ज ↔ चार्ज 2PbSO4 +2H 2O E ° = 2.04 V

एक नी सीडी सेल में

सीडी + 2NiOOH + 2H2O निर्वहन ↔ प्रभारी सीडी (ओह)2 + 2Ni (OH)2 E° = 1.32 V

एक Zn-सीएल2 सेल में:

Zn +सीएल 2 डिस्चार्ज ↔ चार्ज जेडएनसीएल2 ई ° 2.12 V

एक डैनियल सेल में (यह एक प्राथमिक कोशिका है; यहां रिवर्सिबल तीर की अनुपस्थिति पर ध्यान दें)

Zn + Cu2 + निर्वहन ↔ चार्ज Zn2 + + + Cu (s) ई ° = 1.1 V

बराबरी का शुल्क: बैटरी को चार्ज करने पर अधिक

जैसा कि ऊपर वर्णित है, एक भंडारण बैटरी शक्ति का एक बारहमासी स्रोत नहीं है। एक बार यह खत्म हो जाने के बाद इसे फिर से बिजली पाने के लिए रिचार्ज कराना पड़ता है। बैटरी एक निश्चित जीवन काल देने की उम्मीद कर रहे हैं, जीवन प्रत्याशा कहा जाता है । डिजाइन किए गए जीवन और विश्वसनीयता प्राप्त करने के लिए, भंडारण बैटरी को निर्माताओं द्वारा प्रदान किए गए निर्देशों के अनुसार उचित रूप से चार्ज और रखरखाव किया जाना है। बैटरी से अधिकतम संभव जीवन प्राप्त करने के लिए उचित चार्जिंग विधियों का उपयोग किया जाना चाहिए।

लीड एसिड सेल में प्रतिक्रियाएं:

डिस्चार्ज के दौरान-पीबीओ2 + पीबी + 2एच2एसओ4 2पीबीएसओ4 + 2H2O

डिस्चार्ज केवल तब तक आगे बढ़ेगा जब तक कि कोशिका में कुछ मात्रा में संचालन सामग्री न हो; इसके बाद वोल्टेज में गिरावट की दर इतनी तेज हो जाएगी कि जल्द ही एंड वोल्टेज पहुंच जाएगा। तो वहां क्या एक कट-ऑफ वोल्टेज या अंत वोल्टेज कहा जाता है, जिसके अलावा निर्वहन जारी नहीं रखा जाना चाहिए । आगे डिस्चार्ज से रिचार्ज मुश्किल हो जाएगा और अप्रत्याशित भयावह परिणाम हो सकते हैं ।

बैटरी निर्माता द्वारा अनुशंसित दरों पर या उनके द्वारा आपूर्ति किए गए निर्देश के अनुसार निर्वहन के तुरंत बाद चार्ज किया जाना है।

एक सेल के अंदर एक निर्वहन और चार्ज प्रतिक्रियाओं के दौरान क्या होता है?

इलेक्ट्रोलाइट: 2H2एसओ4 = 2H+ + 2HSO4 ̅

नकारात्मक प्लेट: Pb ° = Pb2 + एचएसओ4 + 2e

Pb2+ + HSO4 ̅ = PbSO4 ↓ + H+

⇑ ⇓

सकारात्मक प्लेट: PbO2 = Pb4 + + 2O2-

Pb4+ + 2e = Pb2 +

Pb2++ 3H+ + एचएसओ4 ̅ +2O2- = PbSO4 001 ↓ + 2H2O

सल्फ्यूरिक एसिड एक मजबूत इलेक्ट्रोलाइट होने के नाते, इसे हाइड्रोजन आयनों और बिसल्फेट आयनों (जिसे हाइड्रोजन सल्फेट आयन भी कहा जाता है) के रूप में अलग किया जाता है।

बराबरी का शुल्क: वीआरएलए सेल में पुनर्संयोजन प्रतिक्रिया
वीआरएलए सेल में पुनर्संयोजन प्रतिक्रिया

एक निर्वहन शुरू करने पर, नकारात्मक प्लेट में छिद्रपूर्ण सीसा आयनों (Pb2 +) का नेतृत्व करने के लिए ऑक्सीकरण हो जाता है और क्योंकि यह हमेशा इलेक्ट्रोलाइट सल्फ्यूरिक एसिड के संपर्क में होता है, यह सल्फेट (PbSO4) का नेतृत्व करने के लिए परिवर्तित हो जाता है; बाद छिद्रों, सतह और नकारात्मक प्लेटों की दरारों पर एक सफेद सामग्री के रूप में जमा हो जाता है । पूर्व प्रतिक्रिया (सीसा बनने के आयनों का नेतृत्व) प्रकृति में इलेक्ट्रोकेमिकल है, जबकि बाद (सीसा आयनों सीसा सल्फेट बनने) एक रासायनिक प्रतिक्रिया है ।

हम कहते हैं कि सीसा प्रतिक्रिया साइट के आसपास के क्षेत्र में सीसा आयनों के रूप में घुल जाता है और तुरंत नकारात्मक सक्रिय सामग्री (NAM) पर इलेक्ट्रोलाइट से बिसुलफेट आयनों के साथ संयोजन के बाद सीसा सल्फेट के रूप में जमा करता है। इस प्रकार की प्रतिक्रिया को इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री में विघटन-बयान या विघटन-वर्षा तंत्र कहा जाता है।
इसी प्रकार, सकारात्मक सक्रिय सामग्री (पीएएम) गुटनिरपेक्ष आंदोलन से आने वाले इलेक्ट्रॉनों के साथ जोड़ती है और सीसा आयनों के साथ जोड़ती है, जो इलेक्ट्रोलाइट से बिसुलफेट आयनों के साथ जोड़ती है और सकारात्मक सक्रिय सामग्री पर सीसा सल्फेट के रूप में जमा होती है, एक ही विघटन-बयान तंत्र का पालन करती है।

एक रिचार्ज के दौरान: 2PbSO4 + 2H2O चार्ज → PbO2 + Pb + 2H2SO4

सकारात्मक और नकारात्मक प्लेटों पर निर्वहन के दौरान प्राप्त प्रतिक्रिया उत्पादों को एक शुल्क के दौरान मूल सामग्रियों में वापस परिवर्तित कर दिया जाता है। यहां, प्रतिक्रियाओं एक निर्वहन के उन लोगों के लिए रिवर्स पदनाम है । सकारात्मक प्लेट ऑक्सीकरण से गुजरती है, जबकि विपरीत ध्रुवता प्लेट में कमी आती है।

बराबरी का शुल्क: पूर्ण शुल्क कब पूरा होता है

यदि निम्नलिखित शर्तों को पूरा किया जाता है तो बैटरी को सामान्य रिचार्जिंग पूरा कर लिया जाता है:

Parameter Flooded Lead acid Battery Valve Regulated Lead Acid Battery (VRLA)
Charging voltage & current A constant current charge is assumed here: the voltage of a battery at the end of a charge should be constant for a particular current. The value may be 16.2 to 16.5v for a a 12v battery For a constant impressed voltage (say 13.8v to 14.4v for a 12v battery), the current should be constant for at least two hours
Specific gravity of electrolyte Specific gravity of electrolyte should also reach constant value. This value will depend on the fully charged battery when it was supplied by the manufacturer. Specific gravity of electrolyte cannot be measured.
Nature of gassing Uniform and copious gassing on both the plates. The volume of gases evolved will be 1:2 as in water, i.e., 2 volumes of hydrogen for 1 volume of oxygen. At the levels of charging voltage recommended for VRLABs, negligible gassing is observed. At 2.25 to 2.3 volts per cell (Vpc) float charge, no gas evolution is observed. At 2.3 Vpc, a 12V 100Ah VRLAB may emit 8 to 11 ml/h/12V battery. But at 2.4 Vpc it is almost double, 18 to 21 ml/h/12V battery. (i. pbq VRLA Batteries, January, 2010. ii. C&D Technologies: Technical Bulletin 41-6739, 2012.)

बराबरी चार्ज: बैटरी को कब चार्ज करने की आवश्यकता होती है?

  • एक नए इकट्ठे सीसा एसिड बैटरी प्रारंभिक भरने और प्रारंभिक चार्ज की आवश्यकता है ।
  • डिस्चार्ज की गई बैटरी के लिए सामान्य रिचार्ज की जरूरत होती है।
  • उपकरणों और उपकरणों से जुड़े बैटरी आम तौर पर पूरी तरह से चार्ज नहीं कर रहे हैं, इस अर्थ में वे > एक 12V बैटरी के लिए 16 वी के पूर्ण चार्ज वोल्टेज तक नहीं पहुंचते हैं । उदाहरण के लिए, ऑटोमोबाइल में (शुरुआती, प्रकाश और इग्निशन) एसएलआई एप्लिकेशन में, बैटरी प्राप्त कर सकने वाली अधिकतम वोल्टेज 12वी बैटरी के लिए लगभग 14.4 वी है। इसी प्रकार, इन्वर्टर/यूपीएस बैटरी की चार्जिंग वोल्टेज 138 से 14.4 वी के पार नहीं जाती है। ऐसे एप्लीकेशंस में बैटरी की लाइफ बढ़ने के साथ ही पॉजिटिव और निगेटिव दोनों प्लेट्स में अनकांवर्टेड लेड सल्फेट के जमा होने की प्रक्रिया बढ़ती चली जाती है।

इसका कारण यह है कि ऊपर उल् दिए गए वोल्टेज के मूल्य सभी डिस्चार्ज किए गए उत्पादों को मूल सक्रिय सामग्रियों में बहाल करने के लिए पर्याप्त नहीं हैं। इस तरह की बैटरी को सभी कोशिकाओं को पूर्ण आवेश में लाने और एक ही स्तर पर लाने के लिए आवधिक रिचार्ज की आवश्यकता होती है। इससे इलेक्ट्रोलाइट के स्तरीकरण के प्रभाव को दूर करने में भी मदद मिलेगी। इस तरह के एक्स्ट्रा एप्लायंस चार्जिंग को बेंच चार्ज या बराबरी का चार्ज कहा जाता है।

बराबरी के आरोप पर निष्कर्ष:

बराबरी का चार्ज रखरखाव प्रक्रिया का एक हिस्सा है। अधिकतम वोल्टेज जिस पर बराबरी का चार्ज किया जा सकता है, वह लीड एसिड बैटरी के प्रकार पर निर्भर करता है, चाहे वह बाढ़ ग्रस्त प्रकार का हो या वीआरएलए प्रकार का हो। कोशिकाओं के पूर्व प्रकार के एक ही स्तर पर एक बैटरी में सभी कोशिकाओं को लाने के लिए एक 12V बैटरी के लिए १६.५ वी के वोल्टेज के लिए लगातार वर्तमान में चार्ज किया जा सकता है ।

हालांकि, वीआरएलए कोशिकाओं को केवल निरंतर वोल्टेज विधि से चार्ज किया जाना चाहिए और यह प्रभावित वोल्टेज 12वी बैटरी के लिए 14.4 वी के अनुशंसित अधिकतम वोल्टेज से अधिक नहीं होना चाहिए। जहां लगातार वोल्टेज चार्जिंग की सुविधा उपलब्ध नहीं है, वहां बैटरी के टर्मिनल वोल्टेज (टीवी) की लगातार निगरानी के साथ वीआरएलए बैटरी को लगातार करंट पर चार्ज किया जा सकता है । जब भी टीवी 14.4 वी स्तर पर जाता है या उससे अधिक होता है, तो चार्जिंग करंट को लगातार कम किया जाना चाहिए ताकि टीवी को 14.4 वी से आगे जाने की अनुमति न दी जा सके।

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