एजीएम बैटरी और वीएलआरए बैटरी
पंजाब-सीए-एस.एन. मिश्र धातु ग्रिड का उपयोग लीड-एसिड बैटरी में किया जाता है, और हाइड्रोजन विकास अवरोधकों को नकारात्मक प्लेटों में जोड़ा जाता है। बैटरी उद्योग में गीली चार्जिंग तकनीक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। चार्जिंग वोल्टेज को सीमित करने के बाद, इन बैटरियों को रखरखाव-मुक्त माना जा सकता है। हालाँकि, उनका सेवा जीवन चार्जिंग स्थितियों पर बहुत निर्भर करता है जिनका सख्ती से पालन किया जाना चाहिए, विशेष रूप से अधिकतम चार्जिंग वोल्टेज की सीमा। बैटरी इंजीनियर और निर्माता पानी में हाइड्रोजन को रीसायकल करने के तरीकों की तलाश कर रहे हैं2 और ओ2 बैटरी चार्जिंग और ओवरचार्जिंग के दौरान निकलने वाला पानी। इस तरह, पानी की कमी की समस्या हल हो सकती है।
बैटरी में पानी की कमी के कारण H की सांद्रता बढ़ जाएगी2इसलिए4 वृद्धि होती है, जिसके परिणामस्वरूप धनात्मक प्लेट निष्क्रिय हो जाती है।हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को जल में पुनः संयोजित करने के लिए तीन मुख्य तकनीकें विकसित की गई हैं, जिनका वर्णन नीचे किया गया है:
1. हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को उत्प्रेरक प्लग में संयोजित किया जाता है;
2. हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को सहायक उत्प्रेरक इलेक्ट्रोड पर संयोजित किया जाता है;
3. वाल्व-विनियमित लीड-एसिड बैटरी (वीआरएलएबी)।
वीआरएलएबी के कार्य सिद्धांत को संक्षेप में इस प्रकार बताया जा सकता है:
- धनात्मक प्लेट जल विभाजन प्रतिक्रिया से गुजरती है, जिसके कारण O बनता है2अवक्षेपित हो जाते हैं और H+ आयन उत्पन्न होते हैं।
- द2 और H+ आयन विभाजक में गैस चैनलों और तरल चैनलों के माध्यम से नकारात्मक प्लेट में फैल जाते हैं।
- ऋणात्मक प्लेट पर पहुंचने के बाद, ऑक्सीजन एक अपचयन अभिक्रिया से गुजरती है और H+ आयनों के साथ अभिक्रिया करके जल बनाती है।
- उत्पन्न जल विभाजक के माध्यम से धनात्मक प्लेट में फैल जाता है, जिससे धनात्मक प्लेट द्वारा विद्युत अपघटित जल पुनः प्राप्त हो जाता है।
उपरोक्त प्रतिक्रिया तथाकथित बंद ऑक्सीजन चक्र (सीओसी) बनाती है। बंद ऑक्सीजन चक्र चार्जिंग और ओवरचार्जिंग के दौरान बैटरी के पानी के नुकसान को काफी हद तक कम कर देता है, जिससे इसे रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती।
विभाजक के प्रकार और इलेक्ट्रोलाइट अवस्था के आधार पर, वीआरएलए बैटरियों में प्रयुक्त दो बुनियादी प्रौद्योगिकियां हैं:
(1) बैटरी में एडसोर्बेड ग्लास फाइबर मैट (एजीएम) का उपयोग किया जाता है, जिसका इलेक्ट्रोलाइट एजीएम विभाजक में एडसोर्ब होता है। एडसोर्बेंट ग्लास फाइबर में 1 ~ 2 मिमी की लंबाई के साथ 85% से अधिक ग्लास फाइबर नहीं होता है, और इसमें 15% पॉलिमर फाइबर (पॉलीइथाइलीन, पॉलीफेनिलीन, आदि) एक मजबूत सामग्री के रूप में होता है। ग्लास फाइबर हाइड्रोफिलिक होते हैं, और उनका कार्य इलेक्ट्रोलाइट को सोखना होता है, जबकि पॉलिमर फाइबर यांत्रिक सहायता प्रदान करते हैं और उनमें एक निश्चित डिग्री की हाइड्रोफिलिसिटी भी होती है, जो गैस चैनलों के निर्माण को बढ़ावा दे सकती है।
(2) कोलाइडल इलेक्ट्रोलाइट (कोलाइडल बैटरी) का उपयोग करने वाली बैटरियां, इस बैटरी का इलेक्ट्रोलाइट एक गैर-प्रवाहित थिक्सोट्रोपिक कोलाइड है, जिसमें सिओ होता है2 और अल2हे3 कई नैनोमीटर व्यास वाले कण। सकारात्मक और नकारात्मक प्लेटों को अलग करने के लिए फ्लडेड बैटरियों में इस्तेमाल किए जाने वाले समान पॉलीमर सेपरेटर का उपयोग करें। जेल बैटरियाँ, फ्लडेड बैटरियों की तरह (जिनमें एक बहता हुआ इलेक्ट्रोलाइट होता है), उपयोग शुरू करने पर पानी भी खो देती हैं। नतीजतन, कोलाइड सिकुड़ जाता है और अंदर दरारें बन जाती हैं। ये दरारें ऑक्सीजन चैनल बनाती हैं। सकारात्मक प्लेट से निकलने वाली ऑक्सीजन नकारात्मक प्लेट तक पहुँचती है, जिससे सीओसी काम करना शुरू कर देता है और पानी का नुकसान रुक जाता है। सभी प्रकार की वीआरएलए बैटरियों के सीओसी का ऑपरेटिंग मैकेनिज्म एक जैसा होता है, चाहे इस्तेमाल किए जाने वाले सेपरेटर का प्रकार कुछ भी हो (एजीएम या जेल सेपरेटर जैसा ही)।
वीआरएलए बैटरी के प्रत्येक सेल में एक दबाव कम करने वाला वाल्व (फ्लडेड बैटरी के वेंट कैप के बजाय) होता है, जो इलेक्ट्रोड प्लेट और विभाजक से युक्त बैटरी पोल समूह के ऊपर एक निश्चित गैस दबाव बनाए रख सकता है। ऑक्सीजन कम करने की प्रतिक्रिया नकारात्मक प्लेट में होती है, जो पोल समूह में नकारात्मक प्लेट पर ऑक्सीजन के दबाव को बहुत कम कर देती है। इस तरह, पोल समूह के अंदर एक प्रसार ढाल बनता है, जो ऑक्सीजन के प्रवाह को नकारात्मक प्लेट तक पहुंचाता है। इसलिए, दबाव कम करने वाला वाल्व वीआरएलएबी का एक अनिवार्य हिस्सा है।
ऑक्सीजन का परिवहन दो मार्गों से होता है:
(1) एजीएम विभाजक के अबाधित गैस चैनल के माध्यम से, और
(2) इलेक्ट्रोलाइट में घुल जाता है और एक निश्चित व्यास से भरे इलेक्ट्रोलाइट चैनल के साथ परिवहन किया जाता है। गैस चैनल में ऑक्सीजन की प्रसार दर अधिक है, तरल चैनल में ऑक्सीजन की प्रसार दर से 6 गुना अधिक है। इसलिए, चूंकि इलेक्ट्रोलाइट में थोड़ी ऑक्सीजन घुली हुई है, इसलिए इलेक्ट्रोलाइट में ऑक्सीजन का परिवहन नगण्य है।
एजीएम बैटरी एक तरह की वीआरएलए बैटरी है, जो जेल बैटरी से अलग है क्योंकि इसमें ग्लास फाइबर का उपयोग किया जाता है जो विभाजक के रूप में सल्फ्यूरिक एसिड इलेक्ट्रोलाइट को अवशोषित कर सकता है। सकारात्मक इलेक्ट्रोड से उत्पन्न ऑक्सीजन को विभाजक के छिद्रों के माध्यम से नकारात्मक इलेक्ट्रोड तक पहुँचाया जाता है और हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके पानी और गर्मी उत्पन्न करता है।
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