બેટરી કેવી રીતે કામ કરે છે અને કામ કરે છે

ટેક્નોલોજીમાં શબ્દના વ્યાપક અર્થમાં, "બેટરી" શબ્દ એ એવા ઉપકરણનો સંદર્ભ આપે છે જે અમુક ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓમાં ચોક્કસ પ્રકારની ઉર્જા એકઠા કરવા દે છે અને અન્યમાં તેનો ઉપયોગ માનવ જરૂરિયાતો માટે કરી શકે છે.

જ્યાં ચોક્કસ સમય માટે ઉર્જા એકત્રિત કરવી જરૂરી હોય ત્યાં તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે અને પછી તેનો ઉપયોગ મોટી શ્રમ-સઘન પ્રક્રિયાઓ હાથ ધરવા માટે થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, તાળાઓમાં વપરાતા હાઇડ્રોલિક સંચયક જહાજોને નદીના પટ પર નવા સ્તરે જવા દે છે.

ઇલેક્ટ્રિક બેટરીઓ એ જ સિદ્ધાંત પર વીજળી સાથે કામ કરે છે: પ્રથમ, તેઓ બાહ્ય ચાર્જિંગ સ્ત્રોતમાંથી વીજળી એકઠા કરે છે (એકઠા કરે છે) અને પછી તેને કનેક્ટેડ ગ્રાહકોને કામ કરવા માટે આપે છે. તેમના સ્વભાવ દ્વારા, તેઓ રાસાયણિક વર્તમાન સ્ત્રોતોથી સંબંધિત છે જે ડિસ્ચાર્જ અને ચાર્જના સામયિક ચક્રને વારંવાર ચલાવવા માટે સક્ષમ છે.

ઓપરેશન દરમિયાન, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ ઇલેક્ટ્રોડ પ્લેટોના ઘટકો વચ્ચે તેમના ભરણ પદાર્થ - ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથે સતત થાય છે.

જ્યારે વિદ્યુત સંપર્કો પ્રદાન કરવા માટે વહાણના શરીરમાં વાયર સાથે વિવિધ ધાતુઓની બે પ્લેટ દાખલ કરવામાં આવે ત્યારે બેટરી ઉપકરણની યોજનાકીય રેખાકૃતિને સરળ ચિત્ર દ્વારા રજૂ કરી શકાય છે. પ્લેટો વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ રેડવામાં આવે છે.

જ્યારે ડિસ્ચાર્જ કરવામાં આવે ત્યારે બેટરી ઓપરેશન

જ્યારે લોડ, જેમ કે લાઇટ બલ્બ, ઇલેક્ટ્રોડ્સ સાથે જોડાયેલ હોય છે, ત્યારે એક બંધ વિદ્યુત સર્કિટ બનાવવામાં આવે છે જેના દ્વારા ડિસ્ચાર્જ પ્રવાહ વહે છે. તે ધાતુના ભાગોમાં ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં કેશન સાથેના આયન દ્વારા રચાય છે.

આ પ્રક્રિયા પરંપરાગત રીતે નિકલ-કેડમિયમ ઇલેક્ટ્રોડ ડિઝાઇન સાથેના ડાયાગ્રામ પર બતાવવામાં આવે છે.

અહીં, ગ્રેફાઇટ ઉમેરણો સાથે નિકલ ઓક્સાઇડ, જે વિદ્યુત વાહકતા વધારે છે, તેનો ઉપયોગ હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડની સામગ્રી તરીકે થાય છે. નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડની ધાતુ સ્પોન્જ કેડમિયમ છે.

ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન, નિકલ ઓક્સાઇડમાંથી સક્રિય ઓક્સિજન કણો ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં મુક્ત થાય છે અને નકારાત્મક પ્લેટો તરફ નિર્દેશિત થાય છે, જ્યાં કેડમિયમ ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે.

ચાર્જ કરતી વખતે બેટરીની કામગીરી

જ્યારે લોડ બંધ કરવામાં આવે છે, ત્યારે સમાન ધ્રુવીયતાની ચાર્જ કરેલ બેટરી કરતા વધુ મૂલ્યના પ્લેટ ટર્મિનલ્સ પર સ્થિર (ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં, ધબકતું) વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, જ્યારે સ્ત્રોત અને ઉપભોક્તાના પ્લસ અને માઈનસ ટર્મિનલ્સ એકરૂપ થાય છે. .

ચાર્જરમાં હંમેશા વધુ શક્તિ હોય છે, જે બેટરીમાં રહેલ ઉર્જાને "દબાવે છે" અને ડિસ્ચાર્જની વિરુદ્ધ દિશામાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બનાવે છે. પરિણામે, ઇલેક્ટ્રોડ્સ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વચ્ચેની આંતરિક રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ બદલાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, નિકલ-કેડમિયમ પ્લેટોના બોક્સ પર, હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ ઓક્સિજનથી સમૃદ્ધ થાય છે, અને નકારાત્મક - શુદ્ધ કેડમિયમની સ્થિતિમાં.

જ્યારે બેટરી ડિસ્ચાર્જ થાય છે અને ચાર્જ થાય છે, ત્યારે પ્લેટ્સ (ઇલેક્ટ્રોડ્સ) ની સામગ્રીની રાસાયણિક રચના બદલાય છે, પરંતુ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ બદલાતું નથી.

બેટરી કનેક્શન પદ્ધતિઓ

સમાંતર જોડાણ

વ્યક્તિ કેટલી સ્રાવ પ્રવાહનો સામનો કરી શકે છે તે ઘણા પરિબળો પર આધારિત છે, પરંતુ મુખ્યત્વે ડિઝાઇન, વપરાયેલી સામગ્રી અને તેના પરિમાણો. ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર પ્લેટોનો વિસ્તાર જેટલો મોટો છે, તેટલો મોટો પ્રવાહ તેઓ ટકી શકે છે.

આ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ બેટરીમાં સમાન પ્રકારના કોષોને સમાંતર રીતે કનેક્ટ કરવા માટે થાય છે જ્યારે વર્તમાનને લોડમાં વધારો કરવો જરૂરી હોય છે. પરંતુ આવી ડિઝાઇનને ચાર્જ કરવા માટે, સ્રોતની શક્તિ વધારવી જરૂરી રહેશે. આ પદ્ધતિનો ભાગ્યે જ તૈયાર બાંધકામો માટે ઉપયોગ થાય છે, કારણ કે હવે તરત જ જરૂરી બેટરી ખરીદવી ખૂબ સરળ છે. પરંતુ એસિડ બેટરી ઉત્પાદકો તેનો ઉપયોગ કરે છે, વિવિધ પ્લેટોને સિંગલ બ્લોક્સમાં જોડે છે.

સીરીયલ કનેક્શન

વપરાયેલી સામગ્રીના આધારે, રોજિંદા જીવનમાં સામાન્ય બેટરીની બે ઇલેક્ટ્રોડ પ્લેટો વચ્ચે 1.2 / 1.5 અથવા 2.0 વોલ્ટનો વોલ્ટેજ પેદા કરી શકાય છે. (ખરેખર, આ શ્રેણી ઘણી વિશાળ છે.) દેખીતી રીતે, તે ઘણા વિદ્યુત ઉપકરણો માટે પૂરતું નથી. તેથી, સમાન પ્રકારની બેટરીઓ શ્રેણીમાં જોડાયેલ છે, અને આ ઘણીવાર એક કિસ્સામાં કરવામાં આવે છે.

આવા ડિઝાઇનનું ઉદાહરણ સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને લીડ ઇલેક્ટ્રોડ પ્લેટ પર આધારિત વ્યાપક ઓટોમોટિવ વિકાસ છે.

સામાન્ય રીતે, લોકોમાં, ખાસ કરીને પરિવહન ડ્રાઇવરોમાં, કોઈપણ ઉપકરણને બેટરી કહેવાનો રિવાજ છે, તેના ઘટક તત્વો - બોક્સની સંખ્યાને ધ્યાનમાં લીધા વિના. જો કે, આ સંપૂર્ણપણે સાચું નથી.શ્રેણીમાં જોડાયેલા કેટલાક બોક્સમાંથી એસેમ્બલ થયેલું માળખું પહેલેથી જ બેટરી છે, જેના માટે સંક્ષિપ્ત નામ «АКБ» જોડવામાં આવ્યું છે... તેની આંતરિક રચના આકૃતિમાં બતાવવામાં આવી છે.

દરેક જારમાં સકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ માટે પ્લેટોના સમૂહ સાથે બે બ્લોક્સ હોય છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા વિશ્વસનીય ગેલ્વેનિક કનેક્શનની શક્યતા સાથે મેટલ સંપર્ક વિના બ્લોક્સ એકબીજામાં ફિટ થાય છે.

આ કિસ્સામાં, સંપર્ક પ્લેટોમાં વધારાની ગ્રીડ હોય છે અને વિભાજક પ્લેટ દ્વારા એકબીજાથી અલગ પડે છે.

બ્લોક્સમાં પ્લેટોને કનેક્ટ કરવાથી તેમના કાર્યક્ષેત્રમાં વધારો થાય છે, સમગ્ર માળખાના કુલ પ્રતિકારને ઘટાડે છે અને તમને કનેક્ટેડ લોડની શક્તિ વધારવા માટે પરવાનગી આપે છે.

બૉક્સની બહારની બાજુએ, આવી બેટરીમાં નીચેની આકૃતિમાં બતાવેલ તત્વો હોય છે.

તે બતાવે છે કે મજબૂત પ્લાસ્ટિક હાઉસિંગને કવર વડે સીલ કરવામાં આવે છે અને કારના ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ સાથે જોડાણ માટે ટોચ પર બે ટર્મિનલ (સામાન્ય રીતે શંકુ આકારના) સાથે સજ્જ છે. પોલેરિટી ચિહ્નો તેમના ટર્મિનલ્સ પર સ્ટેમ્પ કરેલા છે: «+» અને «-«. સામાન્ય રીતે પોઝિટિવ ટર્મિનલ વાયરિંગની ભૂલોને રોકવા માટે નકારાત્મક ટર્મિનલ કરતાં થોડો મોટો વ્યાસ ધરાવે છે.

સર્વિસેબલ બેટરીમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સ્તરને નિયંત્રિત કરવા અથવા ઓપરેશન દરમિયાન નિસ્યંદિત પાણી ઉમેરવા માટે દરેક જારની ટોચ પર ફિલર હોલ હોય છે. તેમાં એક પ્લગ સ્ક્રૂ કરવામાં આવે છે, જે કેસની આંતરિક પોલાણને દૂષિતતાથી સુરક્ષિત કરે છે અને તે જ સમયે જ્યારે બેટરી નમેલી હોય ત્યારે ઇલેક્ટ્રોલાઇટને સ્પિલિંગથી અટકાવે છે.

શક્તિશાળી ચાર્જ સાથે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાંથી ગેસિંગ શક્ય છે (અને સઘન ડ્રાઇવિંગ દરમિયાન આ પ્રક્રિયા શક્ય છે), બોક્સની અંદરના દબાણને વધતું અટકાવવા માટે પ્લગમાં છિદ્રો બનાવવામાં આવે છે.ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોજન, તેમજ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વરાળ, તેમાંથી બહાર નીકળે છે. અતિશય ચાર્જિંગ કરંટ ધરાવતી આવી પરિસ્થિતિઓને ટાળવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે.

સમાન આંકડો બેંકો અને ઇલેક્ટ્રોડ પ્લેટોની ગોઠવણી વચ્ચેના તત્વોનું જોડાણ દર્શાવે છે.

કારની સ્ટાર્ટર બેટરી (લીડ એસિડ) ડબલ સલ્ફેશનના સિદ્ધાંત પર કામ કરે છે. ડિસ્ચાર્જ / ચાર્જિંગ દરમિયાન, તેમના પર ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રક્રિયા થાય છે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ (સલ્ફ્યુરિક એસિડ) માં પાણીના પ્રકાશન / શોષણ સાથે ઇલેક્ટ્રોડ્સના સક્રિય સમૂહની રાસાયણિક રચનામાં ફેરફાર સાથે.

આ ચાર્જ કરતી વખતે ઇલેક્ટ્રોલાઇટના ચોક્કસ ગુરુત્વાકર્ષણમાં વધારો અને જ્યારે બેટરી ડિસ્ચાર્જ થાય ત્યારે ઘટાડો સમજાવે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ઘનતા મૂલ્ય તમને બેટરીની વિદ્યુત સ્થિતિનું મૂલ્યાંકન કરવાની મંજૂરી આપે છે. તેને માપવા માટે એક ખાસ ઉપકરણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે - એક કાર હાઇડ્રોમીટર.

નિસ્યંદિત પાણી, જે એસિડ બેટરીના ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો ભાગ છે, ઘન સ્થિતિમાં ફેરવાય છે - નકારાત્મક તાપમાને બરફ. તેથી, ઠંડા હવામાનમાં કારની બેટરીને થીજી જવાથી અટકાવવા માટે, નિયમોમાં પૂરા પાડવામાં આવેલ વિશેષ પગલાં લાગુ કરવા જરૂરી છે. શોષણ માટે.

ત્યાં કયા પ્રકારની બેટરીઓ છે?

વિવિધ હેતુઓ માટે આધુનિક ઉત્પાદન ઇલેક્ટ્રોડ્સ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટની વિવિધ રચના સાથે ત્રણ ડઝન કરતાં વધુ ઉત્પાદનોનું ઉત્પાદન કરે છે. 12 જાણીતા મોડલ માત્ર લિથિયમ પર ચાલે છે.

નીચેના ઇલેક્ટ્રોડ મેટલ તરીકે મળી શકે છે:

• લીડ

• લોખંડ;

• લિથિયમ

• ટાઇટેનિયમ

• કોબાલ્ટ;

• કેડમિયમ;

• નિકલ;

• ઝીંક;

• ચાંદીના;

• વેનેડિયમ;

• એલ્યુમિનિયમ

• કેટલીક અન્ય વસ્તુઓ.

તેઓ ઇલેક્ટ્રિકલ આઉટપુટ લાક્ષણિકતાઓ અને તેથી એપ્લિકેશનને અસર કરે છે.

ઇલેક્ટ્રિક સ્ટાર્ટર મોટર્સ દ્વારા આંતરિક કમ્બશન એન્જિનના ક્રેન્કશાફ્ટના પરિભ્રમણના પરિણામે ટૂંકા ગાળાના ઊંચા ભારનો સામનો કરવાની ક્ષમતા એ લીડ-એસિડ બેટરીની લાક્ષણિકતા છે. તેઓ પરિવહન, અવિરત વીજ પુરવઠો અને ઇમરજન્સી પાવર સિસ્ટમ્સમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

ધોરણ ગેલ્વેનિક કોષો (નિયમિત બેટરી) સામાન્ય રીતે નિકલ-કેડમિયમ, નિકલ-ઝીંક અને નિકલ-મેટલ હાઇડ્રાઈડ બેટરી દ્વારા બદલવામાં આવે છે.

પરંતુ લિથિયમ-આયન અથવા લિથિયમ-પોલિમર ડિઝાઇન મોબાઇલ અને કમ્પ્યુટિંગ ઉપકરણો, બાંધકામ સાધનો અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં પણ વિશ્વસનીય રીતે કાર્ય કરે છે.

વપરાયેલ ઇલેક્ટ્રોલાઇટના પ્રકાર અનુસાર, બેટરીઓ છે:

• ખાટા

• આલ્કલાઇન

હેતુ અનુસાર બેટરીનું વર્ગીકરણ છે. ઉદાહરણ તરીકે, આધુનિક પરિસ્થિતિઓમાં, ઉપકરણો દેખાયા છે જેનો ઉપયોગ ઉર્જા ટ્રાન્સફર માટે થાય છે - અન્ય સ્ત્રોતોને રિચાર્જ કરવા. કહેવાતા બાહ્ય બેટરી વૈકલ્પિક વિદ્યુત નેટવર્કની ગેરહાજરીમાં ઘણા મોબાઇલ ઉપકરણોના માલિકોને મદદ કરે છે. તે ટેબ્લેટ, સ્માર્ટફોન, મોબાઈલ ફોનને વારંવાર ચાર્જ કરવામાં સક્ષમ છે.

આ તમામ બેટરીઓ ઓપરેશનના સમાન સિદ્ધાંત અને સમાન ઉપકરણ ધરાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, નીચેની આકૃતિમાં દર્શાવેલ લિથિયમ-આયન આંગળીનું મોડેલ ઘણી રીતે અગાઉ ચર્ચા કરાયેલ એસિડ બેટરીની ડિઝાઇનનું પુનરાવર્તન કરે છે.

અહીં આપણે સમાન સંપર્ક ઇલેક્ટ્રોડ્સ, પ્લેટ્સ, વિભાજક અને હાઉસિંગ જોઈએ છીએ. ફક્ત તેઓ અન્ય કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓને ધ્યાનમાં લેતા બનાવવામાં આવે છે.

બેટરીની મૂળભૂત વિદ્યુત લાક્ષણિકતાઓ

ઉપકરણની કામગીરી પરિમાણો દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે:

• ક્ષમતા

• ઊર્જા ઘનતા;

• સ્વ સ્રાવ;

• તાપમાન શાસન.

ક્ષમતાને બેટરીનો મહત્તમ ચાર્જ કહેવામાં આવે છે, જે તે ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન સૌથી નીચા વોલ્ટેજમાં આપવા સક્ષમ છે. તે પેન્ડન્ટ્સ (SI સિસ્ટમ) અને એમ્પીયર-અવર્સ (બિન-સિસ્ટમ યુનિટ) માં વ્યક્ત થાય છે.

ક્ષમતાના પ્રકાર તરીકે "ઊર્જા ક્ષમતા" હોય છે, જે વિસર્જન દરમિયાન મુક્ત થતી ઊર્જાને લઘુત્તમ સ્વીકાર્ય વોલ્ટેજ સુધી નિર્ધારિત કરે છે. તે જૌલ્સ (SI) અને વોટ-કલાક (બિન-SI એકમો) માં માપવામાં આવે છે.

ઊર્જાની ઘનતા બેટરીના વજન અથવા વોલ્યુમ સાથે ઊર્જાની માત્રાના ગુણોત્તર તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.

ટર્મિનલ્સ પર લોડની ગેરહાજરીમાં ચાર્જ કર્યા પછી ક્ષમતાના નુકસાનને સ્વ-ડિસ્ચાર્જ ધ્યાનમાં લો. આ ડિઝાઇન પર આધાર રાખે છે અને ઘણા કારણોસર ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના ઇન્સ્યુલેશન ભંગાણને કારણે વધુ તીવ્ર બને છે.

ઓપરેટિંગ તાપમાન વિદ્યુત ગુણધર્મોને અસર કરે છે અને ઉત્પાદક દ્વારા નિર્દિષ્ટ ધોરણમાંથી ગંભીર વિચલનોના કિસ્સામાં, તે બેટરીને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે. ગરમી અને ઠંડી અસ્વીકાર્ય છે, તેઓ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના કોર્સ અને બોક્સની અંદરના વાતાવરણના દબાણને અસર કરે છે.