निकेल-कैडमियम बैटरी क्या है: कार्य करना और इसके अनुप्रयोग

निकल-कैडमियम बैटरी डीसी वोल्टेज के लिए एक स्रोत है। इसके गुणों और फायदों के कारण, यह खत्म हो रहा है सीसा तेजाब -बेड बैटरी और हाल के दिनों में लोकप्रियता हासिल करना। यह छोटा, कॉम्पैक्ट है, आसानी से एक स्थान से दूसरे स्थान तक जाता है। इस बैटरी के सामान्य उपयोग खिलौने, कैलकुलेटर, छोटे हैं डीसी मोटर्स , आदि सिद्धांत वार यह लीड संचायक आधारित बैटरी के समान है। एक धातु को कैडमियम और विभाजक परतों के साथ रोल किया जाता है और इसे रेडॉक्स में रखा जाता है ताकि रासायनिक प्रतिक्रिया डीसी वोल्टेज का उत्पादन करे। बैटरी लंबे समय से लोकप्रिय हैं, और बैटरी की दक्षता बढ़ाने के प्रयास में अधिक से अधिक रासायनिक तत्वों का उपयोग किया जाता है। यह निर्माण को कॉम्पैक्ट बनाता है।

निकेल-कैडमियम बैटरी क्या है?

यह एक ऐसा उपकरण है जो शामिल पदार्थों के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया के आधार पर डीसी वोल्टेज का उत्पादन करता है। निकल-कैडमियम बैटरी में, रेडॉक्स सामग्री का उपयोग आधार के रूप में किया जाता है, और इसके चारों ओर, निकेल की परत और एक विभाजक का उपयोग किया जाता है। निकेल-कैडमियम सेल वोल्टेज लगभग 1.2 V है। श्रृंखला में जुड़े होने पर आमतौर पर 3.6 से 4.8 V का आउटपुट प्राप्त करने के लिए 3 से 4 कोशिकाओं को एक साथ पैक किया जाता है।

निकल-कैडमियम बैटरी डिज़ाइन

निकेल-कैडमियम बैटरी थ्योरी

निकल-कैडमियम बैटरी का ऑपरेटिंग सिद्धांत अन्य बैटरी के समान है। दक्षता में सुधार के लिए, निकल और कैडमियम का उपयोग किया जाता है। एक बैटरी डीसी वोल्टेज का स्रोत है, इसलिए इसमें दो संभावित बिंदु शामिल होने चाहिए अर्थात् सकारात्मक और नकारात्मक या इसे एनोड और कैथोड भी कहा जाता है। निकल-कैडमियम बैटरी में, सबसे पहले, निकल ऑक्साइड NiO2 की एक परत को रेडॉक्स के आसपास रखा जाता है।

निकल ऑक्साइड की यह परत कैथोड परत के रूप में कार्य करती है। निकल ऑक्साइड परत के ऊपर, KaOH की एक परत रखी जाती है, जो एक विभाजक के रूप में कार्य करती है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस विभाजक परत को पानी या नम में भिगोया जाना चाहिए। इसका उद्देश्य रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक OH नकारात्मक आयन प्रदान करना है। विभाजक परत के ऊपर, कैडमियम रखा गया है। कैडमियम परत निकल-कैडमियम बैटरी के लिए एनोड के रूप में कार्य करती है। निकल-कैडमियम बैटरी आरेख नीचे दिखाया गया है।

निकल-कैडमियम बैटरी आरेख

जैसा कि दिखाया गया है, आरेख में, निकल एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता है एकत्र करनेवाला और कैडमियम परत एक नकारात्मक परत कलेक्टर के रूप में कार्य करती है। दो परतों के बीच विभाजक परत KOH या NaOH से बनी होती है। इसका उद्देश्य OH आयन प्रदान करना है। इनके अलावा, इसमें एक सुरक्षा वाल्व, सीलिंग प्लेट, इंसुलेशन रिंग, इंसुलेशन गैस्केट और एक बाहरी केस भी होता है।

इन्सुलेटर रिंग का उद्देश्य दो परतों के बीच इन्सुलेशन प्रदान करना है। इन्सुलेटर गैसकेट वह स्थान है जहां इन्सुलेशन रिंग पास में रखी जाती है। विभाजक परत इस अंगूठी से जुड़ी हुई है। बाहरी मामला बाहरी कारकों जैसे बैटरी के नुकसान और गलत तरीके से आंतरिक परतों को सुरक्षा प्रदान करना है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि, बल्लेबाज के भीतर होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण, यह हमेशा बैटरी के साथ काम करने के लिए खतरनाक होता है।

बैटरी का मामला कभी नहीं खोला जाता है, क्योंकि सभी परतें उजागर हो जाती हैं और इसका उपयोग करने वाले व्यक्ति को नुकसान हो सकता है। इसी तरह, जब उपयोग में नहीं होता है, तो डिवाइस से बैटरी को निकालने की सिफारिश की जाती है।

निकल कैडमियम बैटरी समीकरण

रासायनिक प्रतिक्रिया का प्रतिनिधित्व करने वाले रासायनिक समीकरणों को दिया जा सकता है

पहला समीकरण कैथोड लेयर निकल और विभाजक के बीच प्रतिक्रिया का प्रतिनिधित्व करता है। यह निकल ऑक्साइड ओह आयनों का एक आउटपुट देता है। पहले बताए गए विभाजक परत की आवश्यकता रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक ओएच आयनों को प्रदान करती है। H20 के प्रावधान के लिए, प्रारंभिक प्रतिक्रिया के लिए विभाजक परत को पानी से भिगोया जाता है। बाद में H2O को एक प्रतिफल के रूप में प्राप्त किया जाता है।

एनोड पक्ष पर, कैडमियम परत को ओएच आयनों के साथ भी जोड़ा जाता है जो विभाजक परत से प्राप्त होते हैं। इसका परिणाम कैडमियम ऑक्साइड और इलेक्ट्रॉनों में होता है। यह ध्यान दिया जा सकता है कि दोनों समीकरणों में इलेक्ट्रॉन रद्द हो जाते हैं। इसके अलावा, ओह आयन रद्द हो जाते हैं। रिमाइंडर समीकरण को तीसरे समीकरण द्वारा दिया गया है, जहां निकल कैडमियम और पानी के साथ संयुक्त है। इसका परिणाम निकल ऑक्साइड और कैडमियम ऑक्साइड होता है।

निकल-कैडमियम बैटरी तापमान रेंज

चार्ज करने के दौरान निकल बैटरी की तापमान सीमा 0 से 45-डिग्री सेंटीग्रेड और छुट्टी के दौरान -20 से 65 डिग्री सेंटीग्रेड है। इस तापमान सीमा से परे, बैटरी संचालित करने में विफल रहती है और यहां तक ​​कि विस्फोट की संभावना भी होती है।

निकेल-कैडमियम बैटरी विषाक्तता

निकेल-कैडमियम बैटरी मानव शरीर के लिए बहुत जहरीली है। कैडमियम एक भारी धातु है जो मानव शरीर के लिए कई जोखिम पैदा करता है। कैडमियम का प्रणाली पर शारीरिक प्रभाव भी है। मानव शरीर में कैडमियम की औसत उपस्थिति लगभग 1 माइक्रोग्राम प्रति लीटर है। पाचन तंत्र पर इसका सीधा प्रभाव पड़ता है। इसी तरह, निकल भी मानव श्वसन प्रणाली के लिए जहरीला है।

निकल-कैडमियम बैटरी वोल्टेज

सामान्य तौर पर, निकेल-कैडमियम बैटरी के लिए प्रत्येक वोल्टेज लगभग 1.2 V होगा। आवश्यक वोल्टेज प्राप्त करने के लिए कोशिकाओं की संख्या श्रृंखला या समानांतर में जुड़ी होती है। वोल्टेज के अलावा, इसकी विशिष्ट ऊर्जा लगभग 50-60 Wh प्रति किलोग्राम है। यह मामूली उच्च है कि निकल-लोहा, लेकिन निकल-जस्ता और निकल-धातु हाइड्राइड बैटरी की तुलना में अपेक्षाकृत कम है।

विशिष्ट शक्ति 200 डब्ल्यू प्रति किलोग्राम है। यह निकल-लोहा की तुलना में मामूली अधिक है, लेकिन निकल-जस्ता और निकल-धातु हाइड्राइड बैटरी की तुलना में अपेक्षाकृत कम है। निकेल-मेटल बैटरी के लिए, यह लगभग 170-1000 है। निकल-लोहे की बैटरी के लिए, यह लगभग 100 है। ऊर्जा दक्षता लगभग 70-75% है। यह निकल-लोहा की तुलना में मामूली अधिक है, लेकिन निकल-जस्ता और निकल-धातु हाइड्राइड बैटरी की तुलना में अपेक्षाकृत कम है। निकेल-मेटल बैटरी के लिए, यह लगभग 70-80% है। निकल-लोहे की बैटरी के लिए, यह लगभग 60-70% है।

निकल-कैडमियम बैटरी का निर्माण

कंस्ट्रक्शनल, निकल-कैडमियम बैटरी लीड एसिड-आधारित बैटरी के समान है। इसमें तीन मूलभूत परतें होती हैं। पहले एक निकल परत है, फिर विभाजक परत, और कैडमियम परत है। निकल एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड कलेक्टर के रूप में कार्य करता है और कैडमियम परत एक नकारात्मक परत कलेक्टर के रूप में कार्य करता है।

दो परतों के बीच विभाजक परत KOH या NaOH से बनी होती है। इसका उद्देश्य OH आयन प्रदान करना है। इनके अलावा, इसमें एक सुरक्षा वाल्व, सीलिंग प्लेट, इंसुलेशन रिंग, इंसुलेशन गैस्केट और एक बाहरी केस भी होता है। इन्सुलेटर रिंग का उद्देश्य दो परतों के बीच इन्सुलेशन प्रदान करना है। इन्सुलेटर गैसकेट वह स्थान है जहां इन्सुलेशन रिंग पास में रखी जाती है। विभाजक परत इस अंगूठी से जुड़ी हुई है।

बाहरी मामला बाहरी कारकों जैसे बैटरी के नुकसान और गलत तरीके से आंतरिक परतों को सुरक्षा प्रदान करना है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि, बल्लेबाज के भीतर होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण, यह हमेशा बैटरी के साथ काम करने के लिए खतरनाक होता है। विभाजक परत के साथ परतें आवश्यक रासायनिक प्रतिक्रिया बनाती हैं और संभावित अंतर बनाती हैं।

निकल कैडमियम बैटरी कार्य करना

निकल-कैडमियम बैटरी का काम परतों के बीच होने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया पर आधारित है। बैटरी जो डीसी वोल्टेज का एक स्रोत है, इसमें दो पोर्ट होते हैं यानी एनोड और कैथोड। बैटरी बनाते समय पहले कैडमियम की परत को रेडॉक्स पर रखा जाता है। कैडमियम परत कैथोड टर्मिनल के रूप में कार्य करता है। कैडमियम भारी सामग्री में से एक है और इसमें अच्छे संचालक गुण हैं। कैडमियम परत के ऊपर, विभाजक परतें रखी जाती हैं।

विभाजक परत का उद्देश्य के लिए आवश्यक आयन आयन प्रदान करना है रासायनिक प्रतिक्रिया । कैथोड लेयर निकल और विभाजक के बीच प्रतिक्रिया के लिए OH आयनों की आवश्यकता होती है। यह निकल ऑक्साइड ओह आयनों का एक आउटपुट देता है। पहले बताए गए विभाजक परत की आवश्यकता रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक ओएच आयनों को प्रदान करती है। H20 के प्रावधान के लिए, प्रारंभिक प्रतिक्रिया के लिए विभाजक परत को पानी से भिगोया जाता है।

बाद में H2O को एक प्रतिफल के रूप में प्राप्त किया जाता है। एनोड पक्ष पर, कैडमियम परत को ओएच आयनों के साथ भी जोड़ा जाता है जो विभाजक परत से प्राप्त होते हैं। इसका परिणाम कैडमियम ऑक्साइड और इलेक्ट्रॉनों में होता है। यह ध्यान दिया जा सकता है कि दोनों समीकरणों में इलेक्ट्रॉन रद्द हो जाते हैं। इसके अलावा, ओह आयन रद्द हो जाते हैं। रिमाइंडर समीकरण को तीसरे समीकरण द्वारा दिया गया है, जहां निकल कैडमियम और पानी के साथ संयुक्त है। इसका परिणाम निकल ऑक्साइड और कैडमियम ऑक्साइड होता है। रासायनिक प्रतिक्रिया इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह के बाद होती है जो दो टर्मिनलों में संभावित अंतर का कारण बनती है।

निकल कैडमियम बैटरी प्रकार

निकल-कैडमियम बैटरी का वर्गीकरण केवल आकार और उपलब्ध वोल्टेज के आधार पर किया जाता है। आकार के आधार पर यह AAA, AA, A, Cs, C, D या F आकार का हो सकता है। ये सभी आकार विभिन्न आउटपुट वोल्टेज विनिर्देशों के साथ आते हैं। उनमें से कुछ बेलनाकार पाइप के आकार के हैं और उनमें से कुछ एक आयताकार बॉक्स के आकार के बाहरी मामले में हैं।

फायदे और नुकसान

निकेल कैडमियम बैटरी के फायदे हैं

• उच्च वर्तमान आउटपुट देता है
• यह ओवरचार्जिंग को सहन करता है
• यह चार्जिंग के 500 चक्रों तक फैला है

निकेल कैडमियम बैटरी के नुकसान हैं

• कैडमियम इको-फ्रेंडली सामग्री नहीं है
• अन्य बैटरियों की तुलना में तापमान के प्रति कम सहिष्णुता।

निकल कैडमियम बैटरी अनुप्रयोग

इसमें खिलौने, छोटे डीसी मोटर्स, कैलकुलेटर, प्रशंसक, कंप्यूटर आदि जैसे विभिन्न अनुप्रयोग हैं।

इसलिए हमने एप्लिकेशन, काम और विवरणों को देखा है निकल-कैडमियम बैटरी । यह देखा जाना चाहिए कि कैडमियम के खतरनाक प्रभावों के कारण अन्य सामग्री क्या निकेल के साथ जोड़ दी जा सकती है।