ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮਿਸਟਰੀ ਪਰਿਭਾਸ਼ਾ
ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮੀਕਲ ਪਾਵਰ ਸਰੋਤਾਂ ਜਾਂ ਬੈਟਰੀਆਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮਿਸਟਰੀ ਦੇ ਅੰਤਰ-ਅਨੁਸ਼ਾਸਨੀ ਵਿਸ਼ੇ ਦੇ ਅਧੀਨ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਜੋ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕ ਕੰਡਕਟਰਾਂ (ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਸਮੱਗਰੀ) ਅਤੇ ਆਇਓਨਿਕ ਕੰਡਕਟਰਾਂ (ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ) ਦੇ ਇੰਟਰਫੇਸ ‘ਤੇ ਹੋਣ ਵਾਲੀਆਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਨਾਲ ਨਜਿੱਠਦਾ ਹੈ, ਰਸਾਇਣਕ ਸੈੱਲਾਂ ਤੋਂ ਬਿਜਲੀ ਊਰਜਾ ਦਾ ਉਤਪਾਦਨ (ਜਾਂ ਰਸਾਇਣਕ ਊਰਜਾ ਦਾ ਪਰਿਵਰਤਨ) ਬਿਜਲਈ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ) ਅਤੇ ਇਸਦੀ ਉਲਟ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਜਿੱਥੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਿਕ ਸੈੱਲਾਂ ਨੂੰ ਰਸਾਇਣਕ ਪਰਿਵਰਤਨ ਲਈ ਨਿਯੁਕਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
ਇਲੈਕਟ੍ਰੋ ਕੈਮੀਕਲ ਪਾਵਰ ਸਰੋਤ (ਬੈਟਰੀਆਂ)
ਬੈਟਰੀਆਂ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਪਰਿਵਰਤਨ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਆਕਸੀਕਰਨ-ਘਟਾਉਣ ਵਾਲੀਆਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ (ਰੀਡੌਕਸ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ) ‘ਤੇ ਆਧਾਰਿਤ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ। ਸੈੱਲਾਂ ਨੂੰ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਿਕ ਸੈੱਲਾਂ ਅਤੇ ਗੈਲਵੈਨਿਕ ਸੈੱਲਾਂ ਵਿੱਚ ਸ਼੍ਰੇਣੀਬੱਧ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਿਕ ਸੈੱਲਾਂ ਦੀਆਂ ਉਦਾਹਰਨਾਂ ਅਲਮੀਨੀਅਮ, ਮੈਗਨੀਸ਼ੀਅਮ ਆਦਿ ਵਰਗੀਆਂ ਧਾਤਾਂ ਅਤੇ ਬੈਟਰੀਆਂ ਨੂੰ ਚਾਰਜ ਕਰਨ ਵੇਲੇ ਕੱਢਣ ਲਈ ਵਰਤੇ ਜਾਂਦੇ ਸੈੱਲ ਹਨ। ਗੈਲਵੈਨਿਕ ਸੈੱਲ ਜਾਂ ਬੈਟਰੀਆਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਿਕ ਸੈੱਲਾਂ ਦੇ ਉਲਟ ਸਾਡੇ ਲਈ ਕਰੰਟ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਨ ਦੇ ਸਮਰੱਥ ਹਨ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਸਾਨੂੰ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਹੋਣ ਲਈ ਕਰੰਟ ਪਾਸ ਕਰਨਾ ਪੈਂਦਾ ਹੈ।
ਆਕਸੀਕਰਨ ਦਾ ਸਿੱਧਾ ਅਰਥ ਹੈ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ/ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਨੂੰ ਹਟਾਉਣਾ (ਇੱਕ ਡਿਸਚਾਰਜ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਦੌਰਾਨ ਐਨੋਡਸ ਤੋਂ) ਅਤੇ ਕਮੀ ਇਹਨਾਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਨੂੰ ਬਾਹਰੀ ਸਰਕਟ ਦੁਆਰਾ ਦੂਜੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ (ਕੈਥੋਡ) ਵਿੱਚ ਜੋੜਨ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਹੈ, ਇੱਕ ਆਇਓਨਲੀ ਸੰਚਾਲਨ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਅੰਦਰ ਆਇਨ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਦਾ ਮਾਧਿਅਮ ਹੈ। ਸੈੱਲ. ਸੈੱਲ ਡਿਸਚਾਰਜ ਦੇ ਦੌਰਾਨ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਐਨੋਡ (ਨੈਗੇਟਿਵ ਪਲੇਟ) ਤੋਂ ਬਾਹਰੀ ਸਰਕਟ ਰਾਹੀਂ ਕੈਥੋਡ (ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਪਲੇਟ) ਵਿੱਚ ਲੰਘਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਰਸਾਇਣਕ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਬਿਜਲੀ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਬਦਲਣ ਲਈ ਸੈੱਲ ਦੇ ਅੰਦਰ ਆਇਨਾਂ ਦਾ ਵਹਾਅ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।
ਐਨੋਡ ਲਈ ਖਾਸ ਉਦਾਹਰਣ ਹਨ:
ਲੀ → ਲੀ + + ਈ –
Pb → Pb 2+ + 2e –
Zn → Zn 2+ + 2e –
ਕੈਥੋਡ ਦੀਆਂ ਉਦਾਹਰਨਾਂ ਹਨ:
PbO 2 ⇄ Pb 2+ +2e – (ਲੀਡ-ਐਸਿਡ ਬੈਟਰੀ)
LiFePO 4 (ਲੀ-ਆਇਰਨ ਸਲਫੇਟ ਬੈਟਰੀ)
NiOOH + 2e – ⇄ Ni(OH) 2 (Ni-ਕੈਡਮੀਅਮ ਬੈਟਰੀ)
Cl 2 + 2e ⇄ 2Cl – (ਜ਼ਿੰਕ-ਕਲੋਰੀਨ ਬੈਟਰੀ)
Br 2 + 2e ⇄ 2Br – (ਜ਼ਿੰਕ-ਬਰੋਮਾਈਨ ਬੈਟਰੀ)
ਪ੍ਰਾਇਮਰੀ ਅਤੇ ਸੈਕੰਡਰੀ ਸੈੱਲ - ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮਿਸਟਰੀ
ਇੱਕ ਸੈੱਲ ਇੱਕ ਗੈਲਵੈਨਿਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਇੱਕ ਸੁਤੰਤਰ ਇਕਾਈ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਤੋਂ ਵੱਧ ਸੈੱਲ ਲੜੀਵਾਰ ਜਾਂ ਸਮਾਨਾਂਤਰ ਢੰਗ ਨਾਲ ਜੁੜੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ ਇਸ ਵਿਵਸਥਾ ਨੂੰ ਬੈਟਰੀ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਸੈੱਲ ਦੇ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹਿੱਸੇ ਹਨ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਜਾਂ ਪਲੇਟ (ਕੈਥੋਡ), ਨੈਗੇਟਿਵ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਜਾਂ ਪਲੇਟ (ਐਨੋਡ), ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਅਤੇ ਹੋਰ ਅਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਹਿੱਸੇ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਕੰਟੇਨਰ, ਵੱਖਰਾ, ਛੋਟੇ ਹਿੱਸੇ ਜਿਵੇਂ ਬੱਸ ਬਾਰ, ਪਿੱਲਰ ਪੋਸਟ, ਟਰਮੀਨਲ ਪੋਸਟ, ਆਦਿ।
ਗੈਲਵੈਨਿਕ ਸੈੱਲਾਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰਾਇਮਰੀ ਅਤੇ ਸੈਕੰਡਰੀ (ਜਾਂ ਰੀਚਾਰਜ ਕਰਨ ਯੋਗ ਜਾਂ ਸਟੋਰੇਜ) ਸੈੱਲਾਂ ਵਿੱਚ ਸ਼੍ਰੇਣੀਬੱਧ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਪ੍ਰਾਇਮਰੀ ਸੈੱਲਾਂ ਵਿੱਚ, ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਪਦਾਰਥਾਂ ਦੀ ਥਕਾਵਟ ਕਾਰਨ ਡਿਸਚਾਰਜ ਖਤਮ ਹੋਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਉਲਟਾਇਆ ਨਹੀਂ ਜਾ ਸਕਦਾ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਸੈਕੰਡਰੀ ਸੈੱਲਾਂ ਵਿੱਚ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਪਦਾਰਥਾਂ ਨੂੰ ਸੈੱਲ ਵਿੱਚ ਕਰੰਟ ਪਾਸ ਕਰਕੇ ਪਿਛਲੀ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ ਵਾਪਸ ਲਿਆਂਦਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਉਲਟ ਦਿਸ਼ਾ.
ਪ੍ਰਾਇਮਰੀ ਸੈੱਲਾਂ ਦੀਆਂ ਜਾਣੀਆਂ-ਪਛਾਣੀਆਂ ਉਦਾਹਰਣਾਂ ਕਲਾਈ ਘੜੀਆਂ, ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਟਾਰਚਾਂ ਅਤੇ ਟੀਵੀ ਰਿਮੋਟ ਅਤੇ AC ਰਿਮੋਟ ਵਰਗੇ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਨਿਯੰਤਰਣਾਂ ਵਿੱਚ ਵਰਤੇ ਜਾਂਦੇ ਸੈੱਲ ਹਨ। ਆਟੋਮੋਬਾਈਲ ਅਤੇ ਘਰੇਲੂ ਇਨਵਰਟਰਾਂ/UPS ਅਤੇ Ni-Cd, Ni-MH ਅਤੇ Li-ion ਸੈੱਲਾਂ ਨੂੰ ਚਾਲੂ ਕਰਨ ਲਈ ਵਰਤੀ ਜਾਣ ਵਾਲੀ ਸਰਵ ਵਿਆਪਕ ਲੀਡ-ਐਸਿਡ ਬੈਟਰੀ ਸੈਕੰਡਰੀ ਬੈਟਰੀਆਂ ਲਈ ਉਦਾਹਰਣ ਹਨ। ਬਾਲਣ ਸੈੱਲ (ਪ੍ਰਾਇਮਰੀ) ਬੈਟਰੀਆਂ ਤੋਂ ਇਸ ਅਰਥ ਵਿੱਚ ਵੱਖਰੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਕਿ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਤੱਤਾਂ ਨੂੰ ਬਾਹਰੋਂ ਖੁਆਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਬੈਟਰੀਆਂ ਦੇ ਅੰਦਰ ਉਸੇ ਦੀ ਉਪਲਬਧਤਾ ਦੇ ਉਲਟ।
ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡਜ਼ (ਅੱਧੇ ਸੈੱਲ) ਅਤੇ ਸੈੱਲ ਦੀ ਵੋਲਟੇਜ ਅਤੇ ਗੈਲਵੈਨਿਕ ਸੈੱਲਾਂ ਦੀ ਪੁੰਜ-ਸੁਤੰਤਰ ਇਕਾਈ ਦੀ ਸੰਭਾਵਨਾ:
ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਦੀ ਸੰਭਾਵੀ (ਵੋਲਟੇਜ) ਇੱਕ ਬੁਨਿਆਦੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋ ਕੈਮੀਕਲ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸਦਾ ਮੁੱਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ‘ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਨਹੀਂ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਇਹ ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਦੀ ਸਮਰੱਥਾ (ਜੋ ਕਿ ਇੱਕ ਵਿਆਪਕ ਸੰਪੱਤੀ ਹੈ) ਦੇ ਵਿਰੁੱਧ ਇੱਕ ਤੀਬਰ ਸੰਪੱਤੀ ਹੈ ਜੋ ਇਸ ਵਿੱਚ ਮੌਜੂਦ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਪੁੰਜ ‘ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ।
ਇੱਕ ਸੈੱਲ ਦਾ ਵੋਲਟੇਜ ਐਨੋਡ (ਨੈਗੇਟਿਵ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਜਾਂ ਪਲੇਟ) ਅਤੇ ਕੈਥੋਡ (ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਜਾਂ ਪਲੇਟ) ਦੇ ਦੋ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸੰਭਾਵੀ ਜਾਂ ਵੋਲਟੇਜ ਮੁੱਲਾਂ ਦਾ ਸੁਮੇਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਨੈਗੇਟਿਵ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡਜ਼ ਦੇ ਸੰਭਾਵੀ ਮੁੱਲ ਹਮੇਸ਼ਾ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਹੁੰਦੇ ਹਨ (EMF ਲੜੀ ਵਿੱਚ ਜ਼ੀਰੋ ਵੋਲਟ ਤੋਂ ਹੇਠਾਂ, ਮਿਆਰੀ ਪਾਠ ਪੁਸਤਕਾਂ ਜਾਂ ਹੈਂਡਬੁੱਕ ਵੇਖੋ)। ਜ਼ੀਰੋ ਵੋਲਟ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ (SHE) ਦੇ ਸਟੈਂਡਰਡ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸੰਭਾਵੀ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ।
ਕਾਰਬਨ ਅਤੇ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਵਰਗੇ ਕੁਝ ਅਪਵਾਦਾਂ ਦੇ ਨਾਲ, ਨੈਗੇਟਿਵ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸਮੱਗਰੀ ਹਮੇਸ਼ਾ ਧਾਤਾਂ ਜਾਂ ਮਿਸ਼ਰਤ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ Ni-MH ਅਤੇ Ni-H2 ਸੈੱਲਾਂ ਵਿੱਚ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਪਦਾਰਥ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਕੈਥੋਡਾਂ ਵਿੱਚ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਸੰਭਾਵਨਾਵਾਂ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ ਅਤੇ ਇਹ ਆਕਸੀਜਨ ਦੇ ਅਪਵਾਦ ਦੇ ਨਾਲ ਜਿਆਦਾਤਰ ਆਕਸਾਈਡ, ਹੈਲਾਈਡ, ਸਲਫਾਈਡ ਆਦਿ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਜੋ ਧਾਤੂ-ਹਵਾ ਦੇ ਸੈੱਲਾਂ ਵਿੱਚ ਕੈਥੋਡ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਪਦਾਰਥ ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਸੈੱਲ ਦੇ ਅੰਦਰ ਆਇਨਾਂ ਦਾ ਸੰਚਾਲਨ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਹੋਣਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ।
ਵੋਲਟੇਜ ਕਰੰਟ ਲਈ ਡ੍ਰਾਈਵਿੰਗ ਫੋਰਸ ਹੈ। ਇਹ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਅਤੇ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਸੰਭਾਵੀ ਦੇ ਦੋ ਮੁੱਲਾਂ ਦਾ ਸੁਮੇਲ (ਬੀਗਣਗਤ ਅੰਤਰ) ਹੈ। ਵੋਲਟੇਜ ਦੀ ਤੁਲਨਾ ਪਾਣੀ ਦੀ ਟੈਂਕੀ ਦੀ ਉਚਾਈ ਜਾਂ ਟੈਂਕ ਵਿੱਚ ਪਾਣੀ ਦੇ ਪੱਧਰ ਅਤੇ ਕਰੰਟ ਨੂੰ ਟੈਂਕ ਤੋਂ ਬਾਹਰ ਆਉਣ ਵਾਲੇ ਪਾਈਪ ਦੇ ਵਿਆਸ ਨਾਲ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਟੈਂਕੀ ਵਿੱਚ ਪਾਣੀ ਦਾ ਪੱਧਰ ਜਿੰਨਾ ਉੱਚਾ ਹੋਵੇਗਾ, ਪਾਣੀ ਓਨੀ ਹੀ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਬਾਹਰ ਆਵੇਗਾ। ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਪਾਈਪ ਦਾ ਵਿਆਸ ਜਿੰਨਾ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੋਵੇਗਾ, ਓਨਾ ਹੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਪਾਣੀ ਨਿਕਲੇਗਾ।
ਇੱਕ ਸੈੱਲ ਦੀ ਵੋਲਟੇਜ ਨੂੰ ਕਿਵੇਂ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਨਾ ਹੈ?
ਸੈੱਲ ਵੋਲਟੇਜ ਨੂੰ ਦੋ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸੰਭਾਵੀ ਮੁੱਲਾਂ ਤੋਂ ਨਿਰਧਾਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਜਾਂ ਗਿਬਸ ਸਮੀਕਰਨ ਅਤੇ ਸਟੈਂਡਰਡ ਗਿਬਜ਼ ਫਰੀ ਐਨਰਜੀਜ਼ ਆਫ਼ ਫਾਰਮੇਸ਼ਨ (Δ f G ˚) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਇਸਦੀ ਗਣਨਾ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਮਿਆਰੀ ਗਿਬਜ਼ ਦੀ ਬਣਤਰ ਦੀ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਇੱਕ ਮਿਸ਼ਰਣ ਦਾ ਗਿਬਜ਼ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਦਾ ਬਦਲਾਅ ਹੈ ਜੋ ਕਿਸੇ ਪਦਾਰਥ ਦੇ 1 ਮੋਲ ਦੇ ਗਠਨ ਦੇ ਨਾਲ ਉਸ ਦੀ ਮਿਆਰੀ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ ਇਸਦੇ ਸੰਘਟਕ ਤੱਤਾਂ ਤੋਂ ਉਹਨਾਂ ਦੀਆਂ ਮਿਆਰੀ ਅਵਸਥਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਹੁੰਦਾ ਹੈ (ਪ੍ਰੈਸ਼ਰ ਦੀ 1 ਪੱਟੀ ਅਤੇ ਨਿਰਧਾਰਤ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਤੱਤ ਦਾ ਸਭ ਤੋਂ ਸਥਿਰ ਰੂਪ, ਆਮ ਤੌਰ’ ਤੇ 298.15 ਕੇ ਜਾਂ 25 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ)।
ਗਿਬਜ਼ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ (G)
ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਵਿੱਚ, ਗਿਬਜ਼ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਕੰਮ ਦਾ ਇੱਕ ਮਾਪ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਸਿਸਟਮ ਤੋਂ ਕੱਢਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਬੈਟਰੀਆਂ ਦੇ ਮਾਮਲੇ ਵਿੱਚ, ਕੰਮ ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ (ਐਨੋਡ) ਤੇ ਦੂਜੇ (ਕੈਥੋਡ) ਵਿੱਚ ਗਤੀ ਦੇ ਬਾਅਦ ਆਇਨਾਂ ਨੂੰ ਮੁਕਤ ਕਰਕੇ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਮੁੱਖ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਕੀਤੇ ਗਏ ਕੰਮ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਗੈਲਵੈਨਿਕ ਸੈੱਲ ਦੇ ਮਾਮਲੇ ਵਿੱਚ, ਉਤਪਾਦਾਂ ਨੂੰ ਜਨਮ ਦੇਣ ਲਈ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਕਰਤਾਵਾਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਰਸਾਇਣਕ ਪਰਸਪਰ ਪ੍ਰਭਾਵ ਦੇ ਕਾਰਨ ਆਇਨਾਂ ਦੀ ਗਤੀ ਦੁਆਰਾ ਬਿਜਲੀ ਦਾ ਕੰਮ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਊਰਜਾ ਨੂੰ Δ G ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ , ਗਿਬ ਦੀ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ , ਜੋ ਕਿ ਊਰਜਾ ਪਰਿਵਰਤਨ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੌਰਾਨ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਣ ਵਾਲੀ ਰਸਾਇਣਕ ਊਰਜਾ ਦੀ ਵੱਧ ਤੋਂ ਵੱਧ ਮਾਤਰਾ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ।
ਜਦੋਂ ਵੀ ਕੋਈ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਸਿਸਟਮ ਦੀ ਮੁਫਤ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ:
∆G = – nFE°
ਜਿੱਥੇ F = ਫੈਰਾਡੇ (96,485 C ਜਾਂ 26.8 Ah) ਵਜੋਂ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਸਥਿਰ
n = ਸਟੋਈਚਿਓਮੈਟ੍ਰਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੀ ਸੰਖਿਆ
E ° = ਮਿਆਰੀ ਸੰਭਾਵੀ, V.
∆G ਦੇ ਮੁੱਲਾਂ ਦੀ ਗਣਨਾ ਹੋਰ ਤਿੰਨ ਮੁੱਲਾਂ, n, F ਅਤੇ E ਤੋਂ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ।
ਸਮੀਕਰਨ ਤੋਂ ਇੱਕ ਗੈਲਵੈਨਿਕ ਸੈੱਲ ਦੇ ਸੈੱਲ ਵੋਲਟੇਜ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ
ΔG° = ΣΔG° f ਉਤਪਾਦ – ΣΔG° f ਰੀਐਕਟੈਂਟ
ਬਣਤਰ ਦੀ ਮਿਆਰੀ ਮੋਲਰ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਮਿਆਰੀ ਪਾਠ ਪੁਸਤਕਾਂ ਤੋਂ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ [ਹੰਸ ਬੋਡੇ, ਲੀਡ-ਐਸਿਡ ਬੈਟਰੀਜ਼, ਜੌਨ ਵਿਲੀ, ਨਿਊਯਾਰਕ, 1977, p.366]।
PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 ⇄ 2PbSO 4 + 2H 2 ਓ
ΔG° = ΣΔG° f ਉਤਪਾਦ – ΣΔG° f ਰੀਐਕਟੈਂਟ
∆Gº = [2( − 193 . 89) + 2( − 56 . 69)] − [( − 52 . 34) + 0 – 2 ( − 177 . 34)]
= − 94 . 14 kcal / mole
= − 94 . 14 kcal / mole × 4 . 184 kJ/ਮੋਲ
= – 393 . 88 kJ/ਮੋਲ
Eº = − Δ Gº/nF
= − ( − 393 . 88 × 1000) / 2 × 96485
= 2 . 04 ਵੀ
ਮੁਫਤ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਅਨੁਸਾਰੀ ਵਾਧਾ ਸਿਸਟਮ ਉੱਤੇ ਕੀਤੇ ਗਏ ਬਿਜਲਈ ਕੰਮ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ,
−ΔG = nFE ਜਾਂ ΔG = −nFE ਅਤੇ ΔGº = −nFEº।
ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸੰਭਾਵੀ ਤੋਂ ਸੈੱਲ ਵੋਲਟੇਜ
ਦੋ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸੰਭਾਵੀ ਦਾ ਸੁਮੇਲ ਸੈੱਲ ਨੂੰ ਵੋਲਟੇਜ ਦੇਵੇਗਾ:
ਈ ਸੈੱਲ = ਈ ਕੈਥੋਡ ਜਾਂ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ – ਈ ਐਨੋਡ ਜਾਂ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ
ਜਾਂ E ਸੈੱਲ = E PP – E NP
ਇੰਟਰਨੈਸ਼ਨਲ ਯੂਨੀਅਨ ਆਫ ਪਿਓਰ ਐਂਡ ਅਪਲਾਈਡ ਕੈਮਿਸਟਰੀ (IUPAC) ਦੇ 1953 ਅਤੇ 1968 ਦੇ ਸੰਮੇਲਨਾਂ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ, ਇੱਕ ਗੈਲਵੈਨਿਕ ਸੈੱਲ ਨੂੰ ਇਸ ਤਰੀਕੇ ਨਾਲ ਲਿਖਿਆ ਗਿਆ ਹੈ ਕਿ ਸੱਜੇ ਹੱਥ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ (RHE) ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਹੈ ਜਿੱਥੇ ਕਮੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਖੱਬੇ ਹੱਥ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਹੈ, ਜਿੱਥੇ ਆਕਸੀਕਰਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਖੱਬੇ ਤੋਂ ਸੱਜੇ ਵੱਲ ਵਹਿ ਜਾਂਦੇ ਹਨ [ McNicol BD; ਰੈਂਡ, ਮੈਕਨਿਕਲ ਬੀਡੀ ਵਿੱਚ ਡੀਏਜੇ; ਰੈਂਡ, ਡੀਏਜੇ (ਐਡੀ.) ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਵਾਹਨਾਂ ਲਈ ਪਾਵਰ ਸਰੋਤ, ਚੈਪਟਰ 4, ਐਲਸੇਵੀਅਰ, ਐਮਸਟਰਡਮ, 1984 ] । RHE ਕੈਥੋਡ ਹੈ ਅਤੇ LHE ਐਨੋਡ ਹੈ
E ਸੈੱਲ = E RHE − E LHE
ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸੰਭਾਵੀ ਲਈ ਮੁੱਲ ਪਾਠ ਪੁਸਤਕਾਂ ਅਤੇ ਹੈਂਡਬੁੱਕਾਂ ਤੋਂ ਲਏ ਜਾ ਸਕਦੇ ਹਨ।
ਲੀਡ-ਐਸਿਡ ਸੈੱਲ ਲਈ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸੰਭਾਵੀ ਤੋਂ ਸੈੱਲ ਵੋਲਟੇਜ
ਈ ਸੈੱਲ = ਈ ਕੈਥੋਡ ਜਾਂ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ – ਈ ਐਨੋਡ ਜਾਂ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ
LHE Pb½H 2 SO 4 ½H 2 SO4½PbO 2 RHE
Pb 4 + + 2e ⇄ Pb 2+ ਲਈ RHE ਕੈਥੋਡ E ° Rev = 1.69 V ਹੈ ਅਤੇ
Pb º − 2e _ Pb 2+ ਲਈ LHE ਐਨੋਡ E ° Rev = −0.358 V
ਈ ਸੈੱਲ = 1.69 – (-0.358) = 2.048 ਵੀ.
Ni-Cd ਸੈੱਲ ਲਈ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸੰਭਾਵੀ ਤੋਂ ਸੈੱਲ ਵੋਲਟੇਜ
RHE Cd|KOH|KOH|NiOOH LHE
NiOOH +2e ⇄Ni(OH) ਲਈ LHE E ° Rev = 0.49
Cd ⇄ Cd 2+ +2e ਲਈ RHE E ° Rev = – 0.828 V
ਈ ਸੈੱਲ = 0 . 49 V − ( − 0 . 828) = 1 . 318 ਵੀ
ਮਿਆਰੀ ਹਾਲਤਾਂ ਵਿੱਚ ਨਿਕਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਦਾ E ° Rev 0.49 V ਹੈ। MH ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਦਾ E ° Rev ਹਾਈਡ੍ਰਾਈਡ ਬਣਾਉਣ ਵਾਲੀ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਅੰਸ਼ਕ ਦਬਾਅ ‘ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ।
2MH ⇄ 2M + H 2 ↑
MH ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਦਾ ਤਰਜੀਹੀ ਅੰਸ਼ਕ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਦਬਾਅ 0.01 ਬਾਰ ਦੇ ਕ੍ਰਮ ਦਾ ਹੈ, E ° ਰੇਂਜ ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ –0.930 ਅਤੇ –0.860 V ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ
ਈ ਸੈੱਲ = 0 . 49 V − ( − 0 . 89) = 1 . 3 ਵੀ.
ਐਲਸੀਓ ਕੈਮਿਸਟਰੀ ਦੇ ਲੀ-ਆਇਨ ਸੈੱਲ ਲਈ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸੰਭਾਵੀ ਤੋਂ ਸੈੱਲ ਵੋਲਟੇਜ
RHE C | DMC +DEC +PC | ਵਿੱਚ LiPF 6 | LiCoO 2 LHE
LiC 6 ⇄ xLi + + xe + C 6 ਲਈ RHE E ° Rev = 0.1 V (ਬਨਾਮ Li ਧਾਤੂ)
Li 1-x CoO 2 + xe ਡਿਸਚਾਰਜ → LiCoO 2 ਲਈ LHE E ° Rev = 3.8 V (ਬਨਾਮ Li ਧਾਤੂ)
ਕੁੱਲ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਹੈ C 6 + LiCoO 2 ⇄Li x C 6 + Li 1-x CoO 2
ਈ ਸੈੱਲ = 3.8 – (0.1) = 3.7 V।
LiFePO4 ਕੈਮਿਸਟਰੀ ਦੇ ਲੀ-ਆਇਨ ਸੈੱਲ ਲਈ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸੰਭਾਵੀ ਤੋਂ ਸੈੱਲ ਵੋਲਟੇਜ
RHE C | LiPF 6 ਜਾਂ LiODFB in (EC+EMC+DEC) | LiFePO 4 LHE
LiC 6 ⇄ xLi + + xe + C 6 ਲਈ RHE E ° Rev = 0.1 V (ਬਨਾਮ Li ਧਾਤੂ)
FePO 4 + xe + xLi + = ਡਿਸਚਾਰਜ → xLiFePO 4 + (1-x) FePO 4 ਲਈ LHE E ° Rev = 3.5 V (ਬਨਾਮ Li ਧਾਤੂ)
LIODFB = ਲਿਥਿਅਮ ਡਿਫਲੂਓਰੋ (ਆਕਸਲਾਟੋ) ਬੋਰੇਟ
ਕੁੱਲ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ LiFePO 4 + 6C →LiC 6 + FePO 4
ਈ ਸੈੱਲ = 3.3 – (0.1) = 3.2 V
ਗੈਲਵੈਨਿਕ ਸੈੱਲਾਂ ਦੀ ਪੁੰਜ-ਨਿਰਭਰ ਮਾਤਰਾ: ਵਰਤਮਾਨ, ਸ਼ਕਤੀ ਅਤੇ ਊਰਜਾ
ਪਾਵਰ ਵਾਟਸ ਦੀ ਯੂਨਿਟ ਵਿੱਚ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਪਾਵਰ ਵਿੱਚ ਸਮਾਂ ਕਾਰਕ ਸ਼ਾਮਲ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦਾ।
P = W = V*A
ਊਰਜਾ ਸਮੇਂ ਦੀ ਇੱਕ ਮਿਆਦ ਵਿੱਚ ਖਰਚੀ ਗਈ ਸ਼ਕਤੀ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸ ਲਈ ਯੂਨਿਟ ਵਿੱਚ ਘੰਟੇ ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।
ਊਰਜਾ 1 ਡਬਲਯੂ. ਸੈਕਿੰਡ = 1 ਜੂਲ
ਊਰਜਾ = Wh = W*h = V*A*h = 3600 ਜੂਲ।
1 kWh = 1000 Wh.
ਸਮਰੱਥਾ ਬਿਜਲੀ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਹੈ (Ah) ਜੋ ਇੱਕ ਬੈਟਰੀ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ।
ਜੇਕਰ Wh ਜਾਂ kWh ਵਿੱਚ ਕੋਈ ਵੀ ਦੋ ਸ਼ਬਦ ਦਿੱਤੇ ਗਏ ਹਨ, ਤਾਂ ਦੂਜੇ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ (Wh = VAh)।
12 V ਦੀ 850 Wh ਦੀ ਬੈਟਰੀ 850 Wh/12 V = 71 Ah ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਇਹ 71 ਆਹ ਖਿੱਚਣ ਦੀ ਮਿਆਦ ਨਾ ਸਿਰਫ਼ ਵਰਤਮਾਨ ‘ਤੇ, ਸਗੋਂ ਰਸਾਇਣ ਦੀ ਕਿਸਮ ‘ਤੇ ਵੀ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, ਇੱਕ ਲੀ-ਆਇਨ ਬੈਟਰੀ, 1 ਘੰਟੇ ਲਈ 70 ਏ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਪਰ ਦੂਜੇ ਪਾਸੇ, ਲੀਡ-ਐਸਿਡ ਬੈਟਰੀ 1 ਘੰਟੇ ਤੱਕ ਖੜ੍ਹੀ ਰਹਿ ਸਕਦੀ ਹੈ ਜੇਕਰ ਡਿਸਚਾਰਜ ਕਰੰਟ 35 A ਹੈ। ਪਰ, ਇੱਕ VRLA ਬੈਟਰੀ 70A ਨੂੰ ਸਿਰਫ 40 ਮਿੰਟ ਤੋਂ ਵੀ ਘੱਟ ਸਮੇਂ ਲਈ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ।
70 A = 70 A*3.6 V = 252 W ‘ਤੇ ਲੀ-ਆਇਨ ਸੈੱਲ ਦੁਆਰਾ ਡਿਲੀਵਰ ਕੀਤੀ ਵਾਟੇਜ।
ਪਰ 70 A = 70 A * 1.9 V = 133 W ‘ਤੇ ਇੱਕ ਲੀਡ-ਐਸਿਡ ਸੈੱਲ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕੀਤੀ ਵਾਟੇਜ।
ਕੋਈ ਦੇਖ ਸਕਦਾ ਹੈ ਕਿ ਲੀ-ਆਇਨ ਸੈੱਲ ਉਸੇ ਕਰੰਟ ਲਈ ਪ੍ਰਤੀ-ਸੈੱਲ ਦੇ ਆਧਾਰ ‘ਤੇ ਵਧੇਰੇ ਵਾਟੇਜ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ।
ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ 70 A = 70 A*3.6 V * 1h = 252 Wh ‘ਤੇ ਲੀ-ਆਇਨ ਸੈੱਲ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕੀਤੀ ਊਰਜਾ।
ਪਰ ਇੱਕ VR ਲੀਡ-ਐਸਿਡ ਸੈੱਲ ਦੁਆਰਾ 70 A = 70 A* 1.9 V * 0.66 h = 88 Wh ‘ਤੇ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
ਅਸੀਂ ਦੇਖ ਸਕਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਲੀ-ਆਇਨ ਸੈੱਲ ਉਸੇ ਕਰੰਟ ਲਈ ਪ੍ਰਤੀ-ਸੈੱਲ ਆਧਾਰ ‘ਤੇ ਵਧੇਰੇ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ
ਖਾਸ ਸਮਰੱਥਾ Ah ਪ੍ਰਤੀ ਯੂਨਿਟ ਭਾਰ (Ah/kg ਜਾਂ mAh/g) ਹੈ।
ਖਾਸ ਊਰਜਾ Wh ਪ੍ਰਤੀ ਯੂਨਿਟ ਭਾਰ (Wh/kg) ਹੈ।
ਊਰਜਾ ਘਣਤਾ Wh ਪ੍ਰਤੀ ਯੂਨਿਟ ਵਾਲੀਅਮ (Wh/ਲੀਟਰ) ਹੈ।
ਨੋਟ:
ਗਰੈਵੀਮੀਟ੍ਰਿਕ ਊਰਜਾ ਘਣਤਾ ਸ਼ਬਦ ਨੂੰ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਊਰਜਾ ਅਤੇ ਵੌਲਯੂਮੈਟ੍ਰਿਕ ਊਰਜਾ ਘਣਤਾ ਦੁਆਰਾ ਊਰਜਾ ਘਣਤਾ ਦੁਆਰਾ ਬਦਲ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ
ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮਿਸਟਰੀ - ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸਰਗਰਮ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਸਿਧਾਂਤਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਸਮਰੱਥਾ ਅਤੇ ਸਿਧਾਂਤਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਊਰਜਾ
ਬਿਜਲੀ ਦੀ ਇਕਾਈ ਕੁਲੰਬ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ 1 ਐਂਪੀਅਰ ਸਕਿੰਟ (As) ਹੈ। ਫੈਰਾਡੇ ਸਥਿਰ (F) ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੇ 1 ਮੋਲ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤੇ ਗਏ ਚਾਰਜ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਕਿਉਂਕਿ 1 ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਦਾ 1.602 x 10 – 19 ਕੂਲੰਬ (C) ਦਾ ਚਾਰਜ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਦੇ ਇੱਕ ਮੋਲ ਦਾ ਚਾਰਜ 96485 C/ਮੋਲ ਹੋਣਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ।
1 F = 1 (6.02214 *10 23 ) * (1.60218*10 -19 C) = 96485 C (ਭਾਵ 96485 C/ਮੋਲ)।
6.02214 *10 23 ਐਵੋਗਾਡਰੋ ਸੰਖਿਆ (ਐਵੋਗਾਡਰੋ ਸਥਿਰ) ਹੈ, ਜਿਸ ਨੂੰ ਉਸ ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਇੱਕ ਅਣੂ ਵਿੱਚ ਪਰਮਾਣੂਆਂ, ਤਿਲਾਂ ਜਾਂ ਆਇਨਾਂ ਦੀ ਸੰਖਿਆ ਵਜੋਂ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਕਿਸੇ ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਪੁੰਜ ਨੂੰ ਪਦਾਰਥ ਵਿੱਚ ਕਣਾਂ ਦੀ ਸੰਖਿਆ ਨਾਲ ਜੋੜਨ ਵਿੱਚ ਉਪਯੋਗੀ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਕਿਸੇ ਵੀ ਪਦਾਰਥ ਦੇ 0.2 ਮੋਲ ਵਿੱਚ ਕਣਾਂ ਦੀ 0.2 *ਐਵੋਗੈਡਰੋ ਸੰਖਿਆ ਹੋਵੇਗੀ। ਆਧੁਨਿਕ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ‘ਤੇ ਅਧਾਰਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ‘ਤੇ ਚਾਰਜ 1.60217653 x 10 -19 ਕੂਲੰਬ ਪ੍ਰਤੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਤੁਸੀਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੇ ਇੱਕ ਅਣੂ ‘ਤੇ ਚਾਰਜ ਨੂੰ ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ‘ਤੇ ਚਾਰਜ ਦੁਆਰਾ ਵੰਡਦੇ ਹੋ ਤਾਂ ਤੁਸੀਂ ਪ੍ਰਤੀ ਮੋਲ 6.02214154 x 10 23 ਕਣਾਂ ਦੇ ਐਵੋਗਾਡਰੋ ਦੀ ਸੰਖਿਆ ਦਾ ਮੁੱਲ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਦੇ ਹੋ [ https://www.scientificamerican.com/article/how-was-avogadros -ਨੰਬਰ/ ]।
1 F 96485 C/ਮੋਲ = 96485 As/60*60 s = 26.8014 Ah/ਮੋਲ
ਲੀਡ-ਐਸਿਡ ਸੈੱਲ ਲਈ ਖਾਸ ਸਮਰੱਥਾ ਅਤੇ ਖਾਸ ਊਰਜਾ
ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਵਿੱਚ ਭਾਗ ਲੈਣ ਵਾਲੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੀ ਸੰਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਵੰਡਿਆ ਗ੍ਰਾਮ ਵਿੱਚ ਅਣੂ ਦਾ ਭਾਰ ਜਾਂ ਪਰਮਾਣੂ ਭਾਰ ਸਬੰਧਤ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਗ੍ਰਾਮ ਨੂੰ ਬਰਾਬਰ ਦਿੰਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਗ੍ਰਾਮ ਦੇ ਬਰਾਬਰ 96,485 ਕੂਲੰਬ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰੇਗਾ (ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਲੇਖਕ ਇਸਨੂੰ 96,500 C ਤੱਕ ਗੋਲ ਕਰਦੇ ਹਨ) ਜੋ ਕਿ 26.8014 Ah ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੈ।
207.2 ਗ੍ਰਾਮ ਲੀਡ ਮੈਟਲ ਨੂੰ 2F ਬਿਜਲੀ = 2 × 26 ਨਾਲ ਬਰਾਬਰ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ । 8014 ਆਹ = 53.603 ਆਹ। (ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ: Pb → Pb 2+ + 2e – )।
ਇਸ ਲਈ 1 Ah (ਜਿਸ ਨੂੰ ਸਮਰੱਥਾ-ਘਣਤਾ ਵਜੋਂ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ) ਲਈ ਲੋੜੀਂਦੇ ਇੱਕ ਲੀਡ-ਐਸਿਡ ਸੈੱਲ ਵਿੱਚ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਪਦਾਰਥ (NAM) ਦੀ ਮਾਤਰਾ = 207.2 / 53 । 603 = 3.866 g /Ah [ ਬੋਡ, ਹੰਸ, ਲੀਡ-ਐਸਿਡ ਬੈਟਰੀਆਂ, ਜੌਨ ਵਿਲੀ, ਨਿਊਯਾਰਕ, 1977, p.292 ।]।
ਸਮਰੱਥਾ ਦੀ ਘਣਤਾ ਦੇ ਪਰਸਪਰ ਵਿਸ਼ਿਸ਼ਟ ਸਮਰੱਥਾ ਨੂੰ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ
ਖਾਸ ਸਮਰੱਥਾ = nF / ਅਣੂ ਭਾਰ ਜਾਂ ਪਰਮਾਣੂ ਭਾਰ। (n = ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਵਿੱਚ ਭਾਗ ਲੈਣ ਵਾਲੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੀ ਸੰਖਿਆ)।
ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਸਰਗਰਮ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਖਾਸ ਸਮਰੱਥਾ
ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਸਮੱਗਰੀ (NAM), Pb = 56.3/207.2 = 0.259 mAh /g = 259 Ah/kg ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਸਮਰੱਥਾ । ਸੈੱਲ ਸੰਤੁਲਨ ਸੰਭਾਵੀ ਦੁਆਰਾ ਗੁਣਾ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਇਹ ਮੁੱਲ ਸਿਧਾਂਤਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਊਰਜਾ ਹੈ । NAM ਲੀਡ ਦੀ ਸਿਧਾਂਤਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਊਰਜਾ = 259*2.04 V = 528.36 Wh/kg
ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਸਰਗਰਮ ਸਮੱਗਰੀ (PAM) ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਸਮਰੱਥਾ
ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ, 1 Ah (ਜਿਸ ਨੂੰ ਸਮਰੱਥਾ ਘਣਤਾ ਵਜੋਂ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ) ਲਈ ਲੋੜੀਂਦੇ ਲੀਡ-ਐਸਿਡ ਸੈੱਲ ਵਿੱਚ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਪਦਾਰਥ ਦੀ ਮਾਤਰਾ = 239.2 / 53 । 603 = 4.46 g/Ah.
ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਸਮੱਗਰੀ (PAM), PbO 2 = 56.3/239 = 0.224 mAh /g = 224 Ah/kg ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਸਮਰੱਥਾ। PAM ਲੀਡ ਡਾਈਆਕਸਾਈਡ ਦੀ ਸਿਧਾਂਤਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਊਰਜਾ = 224*2.04 V = 456.96 Wh/kg.
ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਸੈੱਲ
ਲੀ-ਆਇਨ ਸੈੱਲ ਕਾਰਬਨ ਐਨੋਡ ਲਈ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਸਮਰੱਥਾ ਅਤੇ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਊਰਜਾ
LiC 6 ਦੀ ਖਾਸ ਸਮਰੱਥਾ = xF/n*ਮੌਲੀਕਿਊਲਰ ਵਜ਼ਨ
= 1 * 26.8/ 1*72 mAh/g (ਸਟੋਈਚਿਓਮੈਟ੍ਰਿਕ ਤੌਰ ‘ਤੇ 1 ਲਈ 72 ਗ੍ਰਾਮ C ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ
LiC 6 ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਲੀ ਸਟੋਰੇਜ਼ ਦਾ ਮੋਲ। ਕਿਉਂਕਿ Li LCO ਕੈਥੋਡ ਤੋਂ ਉਪਲਬਧ ਹੈ, ਇਸ ਦੇ ਪੁੰਜ ਨੂੰ ਕੁੱਲ ਐਨੋਡ ਪੁੰਜ ਦੇ ਹਿਸਾਬ ਨਾਲ ਨਹੀਂ ਲਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਸਿਰਫ਼ ਕਾਰਬਨ ਨੂੰ ਹੀ ਧਿਆਨ ਵਿੱਚ ਰੱਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। X = 1; ਲੀ + ਦਾ 100 % ਇੰਟਰਕੈਲੇਸ਼ਨ )
= 0.372 ਆਹ/ਜੀ
= 372 mAh/g = 372 Ah/kg
ਖਾਸ ਊਰਜਾ LiC 6 = 372*3.7 V
= 1376 Wh/kg
LiCoO2 (LCO) ਲਈ ਖਾਸ ਸਮਰੱਥਾ ਅਤੇ ਖਾਸ ਊਰਜਾ
ਖਾਸ ਸਮਰੱਥਾ LiCoO 2
= 0.5 Li + + 0.5 e + Li 0.5 CoO 2 (x= 0.5, ਲੀ + ਦਾ 50 % ਅੰਤਰਕਾਲ)
= xF/n*Mol Wt
=0.5*26.8/ 1 * 98 ਲਿ = 6.94 ਕੋ = 58.93 2 ਓ = 32
= 13.4 / 98 Ah/g = 0.1368 Ah/kg
= 137 mAh/g = 137 Ah/kg।
LiCoO 2 ਦੀ ਖਾਸ ਊਰਜਾ = 137*3.7 V = 507 Wh/kg (x= 0.5, Li + ਦਾ 50 % ਅੰਤਰਕਾਲ)
ਜੇਕਰ ਮੁੱਲ x ਨੂੰ 1 ਵਜੋਂ ਲਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ , ਤਾਂ ਖਾਸ ਸਮਰੱਥਾ ਦੁੱਗਣੀ ਹੋ ਜਾਵੇਗੀ, 137*2= 274 mAh/g = 274 Ah/kg
LiCoO 2 ਦੀ ਖਾਸ ਊਰਜਾ = 274 *3.7 V (x= 1. Li + ) ਦਾ ਪੂਰਾ (100 %) ਅੰਤਰਕਾਲ
= 1013 ਘੰਟਾ/ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
LiFePO4 ਲਈ ਖਾਸ ਸਮਰੱਥਾ ਅਤੇ ਖਾਸ ਊਰਜਾ
LiFePO 4 ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਸਮਰੱਥਾ
= xF/n*Mol Wt
= 26.8/157.75 = 169.9 mAh/g = 170 mAh/g = 170 Ah/kg
LiFePO 4 ਦੀ ਖਾਸ ਊਰਜਾ = 170*3.2 V = 544 Wh/kg
ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮਿਸਟਰੀ - ਇੱਕ ਸੈੱਲ ਦੀ ਸਿਧਾਂਤਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਊਰਜਾ
ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮੀਕਲ ਪਾਵਰ ਸਰੋਤ ਤੋਂ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਾਣ ਵਾਲੀ ਅਧਿਕਤਮ ਖਾਸ ਊਰਜਾ ਇਹਨਾਂ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:
ਸਿਧਾਂਤਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਊਰਜਾ = 26 . 8015 × ( nE / Σmoles ) Wh/kg ਜਿੱਥੇ n ਅਤੇ E ਦੇ ਆਪਣੇ ਆਮ ਸੰਕੇਤ ਹਨ; n , ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਵਿੱਚ ਭਾਗ ਲੈਣ ਵਾਲੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੀ ਸੰਖਿਆ ਅਤੇ E , ਸੈੱਲ ਵੋਲਟੇਜ।
ਨੋਟ ਕਰੋ
- S ਮੋਲ ਸਾਰੇ ਰੀਐਕਟੈਂਟਸ ਦੇ ਸਾਰ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਕਿਸੇ ਨੂੰ ਉਤਪਾਦਾਂ ਬਾਰੇ ਚਿੰਤਾ ਕਰਨ ਦੀ ਲੋੜ ਨਹੀਂ ਹੈ
- ਕਿਉਂਕਿ ਯੂਨਿਟ Wh/kg (Wh kg -1 ਵੀ ਲਿਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ) ਵਿੱਚ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ, ਕੁੱਲ ਵਜ਼ਨ ਕਿਲੋ ਦੀ ਇਕਾਈ ਵਿੱਚ ਦਿੱਤਾ ਜਾਣਾ ਹੈ।
ਖਾਸ ਊਰਜਾ ਲੀਡ-ਐਸਿਡ ਸੈੱਲ
ਸਿਧਾਂਤਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਊਰਜਾ ਦੀ ਗਣਨਾ ਲਈ ਇੱਕ ਜਾਣੀ-ਪਛਾਣੀ ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ ਜਾਵੇਗੀ।
ਪਹਿਲਾਂ ਸਾਨੂੰ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਲਿਖਣੀ ਪਵੇਗੀ ਅਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਦੇ ਮੋਲਰ ਮੁੱਲਾਂ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰਨੀ ਪਵੇਗੀ। ਸਾਨੂੰ ਉਤਪਾਦਾਂ ਬਾਰੇ ਚਿੰਤਾ ਕਰਨ ਦੀ ਲੋੜ ਨਹੀਂ ਹੈ। ਲੀਡ-ਐਸਿਡ ਬੈਟਰੀ ਲਈ, ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਇਹ ਹੈ:
PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 ⇄ 2PbSO 4 + 2H 2 O Eº = 2.04 V.
Σmoles = 239 +207+ 2*98 in g
= 0.642 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
ਸਿਧਾਂਤਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਊਰਜਾ = 26 . 8 × ( nE / Σmoles) Wh/kg
= 26.8*(2*2.04/0.642) ਘੰਟਾ/ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
= 26.8015*(6.3551) ਘੰਟਾ/ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
= 170.3 ਘੰਟਾ/ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ।
Tobias Placke [ J Solid State Electrochem (2017) 21:1939 – 1964 ] ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ, ਲੀਡ-ਐਸਿਡ ਸੈੱਲ ਲਈ ਹੇਠਾਂ ਦਿੱਤੇ ਅਨੁਸਾਰ ਖਾਸ ਊਰਜਾ ਦੀ ਵੀ ਗਣਨਾ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ:
ਸੈੱਲ ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਊਰਜਾ =
=1[1/(224*2.04) + 1/(259*2.04) + 1/(273*2.04)]
= 1[(1/457) + (1/528) + (1/557)]
= 1/(0.002188 + 0.001893 + 0.001796)
= 1/0.005877
= 170 ਘੰਟਾ/ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
Ni-Cd ਸੈੱਲ ਦੀ ਖਾਸ ਊਰਜਾ
2NiOOH + Cd ⇄ 2Ni(OH) 2 + Cd(OH) 2 Eº = 1.33 V
ਸਿਧਾਂਤਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਊਰਜਾ = 26 . 8 × ( nE / Σmoles) Wh/kg
= 26.8*(2*1.33/0.296) ਘੰਟਾ/ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
= 26.8015*(8.9865) ਘੰਟਾ/ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
= 240.8 ਘੰਟਾ/ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
ਇਹਨਾਂ ਖਾਰੀ ਸੈੱਲਾਂ ਵਿੱਚ ਜਲਮਈ KOH ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਸੈੱਲ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਵਿੱਚ ਹਿੱਸਾ ਨਹੀਂ ਲੈਂਦਾ ਅਤੇ
ਇਸਲਈ ਖਾਸ ਊਰਜਾ ਮੁੱਲਾਂ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰਦੇ ਸਮੇਂ ਇਸ ਨੂੰ ਧਿਆਨ ਵਿੱਚ ਨਹੀਂ ਰੱਖਿਆ ਗਿਆ। ਪਰ, ਕੁਝ ਲੇਖਕ
ਗਣਨਾ ਵਿੱਚ ਪਾਣੀ ਦਾ ਭਾਰ ਸ਼ਾਮਲ ਕਰਨਾ ਚਾਹੇਗਾ।
ਫਿਰ ਖਾਸ ਊਰਜਾ ਦਾ ਅੰਕੜਾ 214.8 Wh/kg ਤੱਕ ਆ ਜਾਵੇਗਾ ਜੇਕਰ Σ ਮੋਲ ਦੁਆਰਾ ਬਦਲਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ
0.332. ਨਤੀਜਾ 214 ਹੋਵੇਗਾ । 8 ਘੰਟਾ/ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ ।
LiFePO4 ਸੈੱਲ ਦੀ ਖਾਸ ਊਰਜਾ
(x=1. 100 % ਇੰਟਰਕੈਲੇਸ਼ਨ)
= 26 . 8015 × ( nE / Σmoles) Wh/kg
= 26.8 [(1*3.2)/(72+157.75) LiFePO4 + 6C + ਜ਼ੀਰੋ Li
= 26.8[(1*3.2)/(229.75)] = 26.8*0.013928
= 0.37329 Wh/g
= 373 ਘੰਟਾ/ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
LCO ਸੈੱਲ ਦੀ ਖਾਸ ਊਰਜਾ
(x=1; 100% ਅੰਤਰਕਾਲ)
= 26 . 8015 × ਘੰਟਾ/ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ 169.87
= 26.8 [(1*3.7)/(72+97.87)] LiCoO 2 + 6C + ਜ਼ੀਰੋ Li
= 26.8 *[(3.7)/(169.87)]
= 26.8 * 0.02178
= 0.58377 Wh/g
= 584 ਘੰਟਾ/ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
ਜੇਕਰ x = 0.5 (ਲੀ ਆਇਨਾਂ ਦਾ 50% ਇੰਟਰਕੈਲੇਸ਼ਨ), ਤਾਂ ਸਾਨੂੰ 26.8 ਨੂੰ ਇਸ ਮੁੱਲ ਦੇ ਅੱਧੇ ਨਾਲ ਬਦਲਣਾ ਪਵੇਗਾ, ਭਾਵ, 13.4। ਨਤੀਜਾ 584/2 = 292 Wh/kg ਹੋਵੇਗਾ।
ਸੈੱਲ/ਬੈਟਰੀ ਦੀ ਵਿਹਾਰਕ (ਅਸਲ) ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਊਰਜਾ
https://pushevs.com/2015/11/04/gs-yuasa-improved-cells-lev50-vs-lev50n/
ਇੱਕ ਬੈਟਰੀ ਦੀ ਰੀਅਲ ਟਾਈਮ ਖਾਸ ਊਰਜਾ = (ਔਸਤ ਵੋਲਟੇਜ * Ah) / (ਬੈਟਰੀ ਦਾ ਪੁੰਜ)
= (3.7 V*50 Ah 1 ) / 1.7 kg (Yuasa LEV50 ਸਿੰਗਲ ਸੈੱਲ)
= 185 / 1.7
= 108.8 ਘੰਟਾ/ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
= (14.8*50)/ 7.5 (Yuasa LEV50-4 ਬੈਟਰੀ)
= 98.7 ਘੰਟਾ/ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
ਇੱਕ ਬੈਟਰੀ ਦੀ ਰੀਅਲ ਟਾਈਮ ਊਰਜਾ ਘਣਤਾ = Wh/ਵਾਲੀਅਮ = 17.1*4.4*11.5 = 865 cc
= 185/0.865 = 214 Wh / ਲੀਟਰ
= Wh/ਆਵਾਜ਼ = 17.5*19.4*11.6 = 3938 cc = 3.94 ਲੀਟਰ
= 14.8*50 / 3.94 = 187 Wh / ਲੀਟਰ
ਜਦੋਂ ਸੈੱਲ ਤੋਂ ਬੈਟਰੀ (ਘੱਟ kWh) ਵਿੱਚ ਪਰਿਵਰਤਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਖਾਸ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਲਗਭਗ 10% ਕਮੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਜਦੋਂ ਸੈੱਲ ਤੋਂ ਬੈਟਰੀ (ਘੱਟ kWh) ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਤਾਂ ਊਰਜਾ ਘਣਤਾ ਵਿੱਚ ਲਗਭਗ 13% ਕਮੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
