রাসায়নিক কারেন্ট সোর্স (সংক্ষেপে HIT) হল এমন ডিভাইস যেখানে একটি রেডক্স বিক্রিয়ার শক্তি বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। এদের অন্যান্য নাম হল ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সেল, গ্যালভানিক সেল, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সেল। তাদের ক্রিয়াকলাপের নীতিটি নিম্নরূপ: দুটি রিএজেন্টের মিথস্ক্রিয়ার ফলস্বরূপ, সরাসরি বৈদ্যুতিক প্রবাহ থেকে শক্তির মুক্তির সাথে একটি রাসায়নিক প্রতিক্রিয়া ঘটে। অন্যান্য বর্তমান উত্সগুলিতে, বহু-পর্যায়ের স্কিম অনুসারে বিদ্যুৎ উৎপাদনের প্রক্রিয়া ঘটে। প্রথমত, তাপ শক্তি নির্গত হয়, তারপরে এটি যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয় এবং শুধুমাত্র তারপর বৈদ্যুতিক শক্তিতে পরিণত হয়। HIT-এর সুবিধা হল একক-পর্যায়ের প্রক্রিয়া, অর্থাৎ, তাপ ও যান্ত্রিক শক্তি পাওয়ার পর্যায়গুলিকে বাইপাস করে অবিলম্বে বিদ্যুৎ পাওয়া যায়৷
ইতিহাস
প্রথম বর্তমান উৎসগুলি কীভাবে উপস্থিত হয়েছিল? অষ্টাদশ শতাব্দীর ইতালীয় বিজ্ঞানী - লুইগি গ্যালভানির সম্মানে রাসায়নিক উত্সগুলিকে গ্যালভানিক কোষ বলা হয়। তিনি ছিলেন একজন চিকিত্সক, অ্যানাটমিস্ট, ফিজিওলজিস্ট এবং পদার্থবিদ। এর একটি দিক নির্দেশনাগবেষণা ছিল বিভিন্ন বাহ্যিক প্রভাবের প্রতি প্রাণীর প্রতিক্রিয়ার অধ্যয়ন। গ্যালভানি ব্যাঙের উপর একটি পরীক্ষার সময় সুযোগ দ্বারা বিদ্যুৎ উৎপাদনের রাসায়নিক পদ্ধতি আবিষ্কার করেছিলেন। তিনি ব্যাঙের পায়ের উন্মুক্ত স্নায়ুর সাথে দুটি ধাতব প্লেট সংযুক্ত করেছিলেন। এর ফলে পেশী সংকোচন হয়। এই ঘটনা সম্পর্কে গ্যালভানির নিজের ব্যাখ্যাটি ভুল ছিল। কিন্তু তার পরীক্ষা-নিরীক্ষা ও পর্যবেক্ষণের ফলাফল তার স্বদেশী আলেসান্দ্রো ভোল্টাকে পরবর্তী গবেষণায় সাহায্য করেছিল।
ভোল্টা তার লেখায় ব্যাঙের পেশী টিস্যুর সংস্পর্শে দুটি ধাতুর মধ্যে রাসায়নিক বিক্রিয়ার ফলে বৈদ্যুতিক প্রবাহের সংঘটনের তত্ত্ব বর্ণনা করেছেন। প্রথম রাসায়নিক কারেন্টের উত্সটি স্যালাইনের একটি পাত্রের মতো দেখায়, এতে দস্তা এবং তামার প্লেট নিমজ্জিত ছিল৷
HIT উনবিংশ শতাব্দীর দ্বিতীয়ার্ধে একটি শিল্প স্কেলে উত্পাদিত হতে শুরু করে, ফরাসী লেকলাঞ্চকে ধন্যবাদ, যিনি লবণের ইলেক্ট্রোলাইট সহ প্রাথমিক ম্যাঙ্গানিজ-জিঙ্ক কোষ আবিষ্কার করেছিলেন, তার নামকরণ করা হয়েছিল। কয়েক বছর পরে, এই ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কোষটি অন্য একজন বিজ্ঞানী দ্বারা উন্নত করা হয়েছিল এবং 1940 সাল পর্যন্ত এটিই একমাত্র প্রাথমিক রাসায়নিক বর্তমান উৎস ছিল।
পরিচালনার নকশা এবং নীতি HIT
রাসায়নিক তড়িৎ উৎসের যন্ত্রের মধ্যে রয়েছে দুটি ইলেক্ট্রোড (প্রথম ধরনের কন্ডাক্টর) এবং তাদের মধ্যে অবস্থিত একটি ইলেক্ট্রোলাইট (দ্বিতীয় ধরনের কন্ডাক্টর বা আয়নিক কন্ডাকটর)। তাদের মধ্যে সীমানায় একটি বৈদ্যুতিন সম্ভাবনা দেখা দেয়। ইলেক্ট্রোড যেখানে হ্রাসকারী এজেন্ট জারণ হয়অ্যানোড বলা হয়, এবং যেটির উপর অক্সিডাইজিং এজেন্ট হ্রাস পায় তাকে ক্যাথোড বলে। ইলেক্ট্রোলাইটের সাথে একসাথে, তারা ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সিস্টেম তৈরি করে৷
ইলেক্ট্রোডের মধ্যে রেডক্স বিক্রিয়ার একটি উপ-পণ্য হল বৈদ্যুতিক প্রবাহ। এই ধরনের প্রতিক্রিয়ার সময়, হ্রাসকারী এজেন্ট অক্সিডাইজ হয় এবং অক্সিডাইজিং এজেন্টকে ইলেকট্রন দান করে, যা তাদের গ্রহণ করে এবং এর ফলে হ্রাস পায়। ক্যাথোড এবং অ্যানোডের মধ্যে একটি ইলেক্ট্রোলাইটের উপস্থিতি প্রতিক্রিয়ার জন্য একটি প্রয়োজনীয় শর্ত। আপনি যদি দুটি ভিন্ন ধাতুর গুঁড়ো একত্রে মিশিয়ে দেন, তাহলে কোনো বিদ্যুৎ নির্গত হবে না, সমস্ত শক্তি তাপ আকারে নির্গত হবে। ইলেকট্রন স্থানান্তরের প্রক্রিয়াটিকে সুগম করার জন্য একটি ইলেক্ট্রোলাইট প্রয়োজন। প্রায়শই, এটি লবণের দ্রবণ বা গলে যায়।
ইলেকট্রোড দেখতে মেটাল প্লেট বা গ্রিডের মতো। যখন তারা একটি ইলেক্ট্রোলাইটে নিমজ্জিত হয়, তখন তাদের মধ্যে একটি বৈদ্যুতিক সম্ভাব্য পার্থক্য দেখা দেয় - একটি খোলা সার্কিট ভোল্টেজ। অ্যানোড ইলেকট্রন দান করার প্রবণতা রাখে, যখন ক্যাথোড তাদের গ্রহণ করে। তাদের পৃষ্ঠে রাসায়নিক বিক্রিয়া শুরু হয়। সার্কিট খোলা হলে এগুলি বন্ধ হয়ে যায়, এবং যখন একটি রিএজেন্ট ব্যবহার করা হয়। সার্কিট খোলা হয় যখন একটি ইলেক্ট্রোড বা ইলেক্ট্রোলাইট সরানো হয়।
ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সিস্টেমের সংমিশ্রণ
রাসায়নিক বর্তমান উত্সগুলি অক্সিজেনযুক্ত অ্যাসিড এবং লবণ, অক্সিজেন, হ্যালাইড, উচ্চতর ধাতব অক্সাইড, নাইট্রোজৈব যৌগ ইত্যাদি অক্সিডাইজিং এজেন্ট হিসাবে ব্যবহার করে। ধাতু এবং তাদের নিম্ন অক্সাইড, হাইড্রোজেন তাদের মধ্যে হ্রাসকারী এজেন্ট।এবং হাইড্রোকার্বন যৌগ। কিভাবে ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করা হয়:
- অ্যাসিড, ক্ষার, স্যালাইন ইত্যাদির জলীয় দ্রবণ।
- আয়নিক পরিবাহিতা সহ অ-জলীয় দ্রবণ, জৈব বা অজৈব দ্রাবকগুলিতে লবণ দ্রবীভূত করে প্রাপ্ত।
- গলিত লবণ।
- আয়নিক জালি সহ কঠিন যৌগ যার মধ্যে একটি আয়ন মোবাইল।
- ম্যাট্রিক্স ইলেক্ট্রোলাইটস। এগুলি হল তরল দ্রবণ বা গলে যা একটি কঠিন অ-পরিবাহী শরীরের ছিদ্রগুলিতে অবস্থিত - একটি ইলেক্ট্রন বাহক৷
- আয়ন-বিনিময় ইলেক্ট্রোলাইট। এগুলি একই চিহ্নের স্থির আয়নোজেনিক গ্রুপ সহ কঠিন যৌগ। অন্য চিহ্নের আয়ন হল মোবাইল। এই বৈশিষ্ট্যটি এমন একটি ইলেক্ট্রোলাইটের পরিবাহিতাকে একমুখী করে তোলে।
গ্যালভানিক ব্যাটারি
রাসায়নিক বর্তমান উত্সগুলি গ্যালভানিক কোষ - কোষ নিয়ে গঠিত। এই কোষগুলির একটিতে ভোল্টেজ ছোট - 0.5 থেকে 4V পর্যন্ত। প্রয়োজনের উপর নির্ভর করে, একটি গ্যালভানিক ব্যাটারি HIT-এ ব্যবহৃত হয়, এতে বেশ কয়েকটি সিরিজ-সংযুক্ত কোষ থাকে। কখনও কখনও কয়েকটি উপাদানের সমান্তরাল বা সিরিজ-সমান্তরাল সংযোগ ব্যবহার করা হয়। শুধুমাত্র অভিন্ন প্রাথমিক কোষ বা ব্যাটারি সবসময় একটি সিরিজ সার্কিটে অন্তর্ভুক্ত করা হয়। তাদের অবশ্যই একই পরামিতি থাকতে হবে: ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সিস্টেম, নকশা, প্রযুক্তিগত বিকল্প এবং মান আকার। সমান্তরাল সংযোগের জন্য, বিভিন্ন আকারের উপাদান ব্যবহার করা গ্রহণযোগ্য।
HIT শ্রেণীবিভাগ
রাসায়নিক বর্তমান উৎসগুলির মধ্যে পার্থক্য রয়েছে:
- আকার;
- নকশা;
- বিকারক;
- শক্তি-গঠন প্রতিক্রিয়ার প্রকৃতি।
এই প্যারামিটারগুলি একটি নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত HIT কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে।
ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল উপাদানগুলির শ্রেণীবিভাগ ডিভাইসটির পরিচালনার নীতির পার্থক্যের উপর ভিত্তি করে। এই বৈশিষ্ট্যগুলির উপর নির্ভর করে, তারা আলাদা করে:
- প্রাথমিক রাসায়নিক বর্তমান উত্সগুলি নিষ্পত্তিযোগ্য উপাদান। তাদের বিকারকগুলির একটি নির্দিষ্ট সরবরাহ রয়েছে, যা প্রতিক্রিয়ার সময় খাওয়া হয়। সম্পূর্ণ স্রাবের পরে, এই জাতীয় কোষ তার কার্যকারিতা হারায়। অন্যভাবে, প্রাথমিক এইচআইটিগুলিকে গ্যালভানিক কোষ বলা হয়। তাদের সহজভাবে কল করা সঠিক হবে - উপাদান। একটি প্রাথমিক শক্তি উৎসের সহজ উদাহরণ হল "ব্যাটারি" A-A.
- রিচার্জেবল রাসায়নিক বর্তমান উৎস - ব্যাটারি (এগুলিকে সেকেন্ডারি, রিভার্সিবল এইচআইটিও বলা হয়) হল পুনঃব্যবহারযোগ্য কোষ। একটি বাহ্যিক সার্কিট থেকে ব্যাটারির মধ্য দিয়ে বিপরীত দিকে কারেন্ট প্রবাহিত করে, সম্পূর্ণ স্রাবের পরে, ব্যয়িত বিকারকগুলি পুনরায় তৈরি হয়, আবার রাসায়নিক শক্তি (চার্জিং) জমা করে। একটি বাহ্যিক ধ্রুবক বর্তমান উত্স থেকে রিচার্জ করার ক্ষমতার জন্য ধন্যবাদ, এই ডিভাইসটি দীর্ঘ সময়ের জন্য ব্যবহার করা হয়, রিচার্জ করার জন্য বিরতি সহ। বৈদ্যুতিক শক্তি উৎপন্ন করার প্রক্রিয়াকে ব্যাটারি ডিসচার্জ বলে। এই ধরনের HIT-এ অনেক ইলেকট্রনিক ডিভাইসের (ল্যাপটপ, মোবাইল ফোন ইত্যাদি) ব্যাটারি অন্তর্ভুক্ত।
- তাপীয় রাসায়নিক বর্তমান উত্স - অবিচ্ছিন্ন ডিভাইস। ATতাদের কাজের প্রক্রিয়ায়, বিকারকগুলির নতুন অংশগুলির একটি অবিচ্ছিন্ন প্রবাহ এবং প্রতিক্রিয়া পণ্যগুলি অপসারণ করা হয়৷
- সম্মিলিত (আধা-জ্বালানি) গ্যালভানিক কোষে একটি বিকারক পদার্থের স্টক থাকে। দ্বিতীয়টি বাইরে থেকে ডিভাইসে খাওয়ানো হয়। ডিভাইসের জীবন প্রথম বিকারক সরবরাহের উপর নির্ভর করে। বৈদ্যুতিক প্রবাহের সম্মিলিত রাসায়নিক উত্সগুলি ব্যাটারি হিসাবে ব্যবহার করা হয়, যদি বাহ্যিক উত্স থেকে বিদ্যুৎ প্রবাহিত করে তাদের চার্জ পুনরুদ্ধার করা সম্ভব হয়৷
- যান্ত্রিক বা রাসায়নিকভাবে পুনর্নবীকরণযোগ্য রিচার্জযোগ্য। তাদের জন্য, সম্পূর্ণ স্রাবের পরে ব্যয়িত বিকারকগুলিকে নতুন অংশ দিয়ে প্রতিস্থাপন করা সম্ভব। অর্থাৎ, এগুলি অবিচ্ছিন্ন ডিভাইস নয়, তবে ব্যাটারির মতো এগুলি পর্যায়ক্রমে রিচার্জ হয়৷
হিট বৈশিষ্ট্য
রাসায়নিক শক্তির উত্সগুলির প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে রয়েছে:
- ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ (ORC বা ডিসচার্জ ভোল্টেজ)। এই সূচকটি, প্রথমত, নির্বাচিত ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সিস্টেমের উপর নির্ভর করে (রিডুসিং এজেন্ট, অক্সিডাইজিং এজেন্ট এবং ইলেক্ট্রোলাইটের সমন্বয়)। এছাড়াও, এনআরসি ইলেক্ট্রোলাইটের ঘনত্ব, স্রাবের ডিগ্রি, তাপমাত্রা এবং আরও অনেক কিছু দ্বারা প্রভাবিত হয়। এনআরসি এইচআইটি-এর মধ্য দিয়ে যাওয়া কারেন্টের মানের উপর নির্ভর করে।
- শক্তি।
- স্রাব কারেন্ট - বাহ্যিক সার্কিটের প্রতিরোধের উপর নির্ভর করে।
- ক্ষমতা - HIT সম্পূর্ণরূপে নিঃসৃত হওয়ার পরে সর্বাধিক পরিমাণ বিদ্যুত দেয়।
- পাওয়ার রিজার্ভ - ডিভাইসটি পুরোপুরি ডিসচার্জ হয়ে গেলে প্রাপ্ত সর্বোচ্চ শক্তি।
- শক্তি বৈশিষ্ট্য। ব্যাটারির জন্য, এটি সর্বপ্রথম, ক্ষমতা বা চার্জ ভোল্টেজ (রিসোর্স) হ্রাস না করে চার্জ-ডিসচার্জ চক্রের একটি গ্যারান্টিযুক্ত সংখ্যা।
- তাপমাত্রা অপারেটিং পরিসীমা।
- সেল্ফ লাইফ হল ডিভাইসের উত্পাদন এবং প্রথম ডিসচার্জের মধ্যে সর্বাধিক অনুমোদিত সময়৷
- দরকারী জীবন - স্টোরেজ এবং অপারেশনের সর্বাধিক অনুমোদিত মোট সময়কাল। জ্বালানী কোষের জন্য, ক্রমাগত এবং বিরতিহীন পরিষেবা জীবন গুরুত্বপূর্ণ৷
- মোট শক্তি সারাজীবনে নষ্ট হয়ে গেছে।
- কম্পন, শক ইত্যাদির বিরুদ্ধে যান্ত্রিক শক্তি
- যেকোন পদে কাজ করার ক্ষমতা।
- নির্ভরযোগ্যতা।
- সহজ রক্ষণাবেক্ষণ।
HIT প্রয়োজনীয়তা
ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কোষের নকশাকে অবশ্যই সবচেয়ে কার্যকর প্রতিক্রিয়ার জন্য উপযোগী শর্ত প্রদান করতে হবে। এই শর্তগুলির মধ্যে রয়েছে:
- বর্তমান ফুটো প্রতিরোধ করুন;
- এমনকি কাজ;
- যান্ত্রিক শক্তি (আঁটসাঁটতা সহ);
- বিকারক বিভাজন;
- ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে ভালো যোগাযোগ;
- নূন্যতম ক্ষতি সহ প্রতিক্রিয়া অঞ্চল থেকে বাইরের টার্মিনালে কারেন্টের অপচয়।
রাসায়নিক বর্তমান উত্সগুলি অবশ্যই নিম্নলিখিত সাধারণ প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করবে:
- নির্দিষ্ট প্যারামিটারের সর্বোচ্চ মান;
- সর্বোচ্চ অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা;
- সবচেয়ে বড় উত্তেজনা;
- সর্বনিম্ন খরচশক্তির একক;
- ভোল্টেজ স্থায়িত্ব;
- চার্জ নিরাপত্তা;
- নিরাপত্তা;
- রক্ষণাবেক্ষণের সহজতা, এবং আদর্শভাবে এর প্রয়োজন নেই;
- দীর্ঘ সেবা জীবন।
শোষণ হিট
প্রাথমিক গ্যালভানিক কোষের প্রধান সুবিধা হল তাদের কোন রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন হয় না। আপনি তাদের ব্যবহার শুরু করার আগে, চেহারা, মেয়াদ শেষ হওয়ার তারিখ পরীক্ষা করা যথেষ্ট। সংযোগ করার সময়, পোলারিটি পর্যবেক্ষণ করা এবং ডিভাইসের পরিচিতিগুলির অখণ্ডতা পরীক্ষা করা গুরুত্বপূর্ণ। আরো জটিল রাসায়নিক বর্তমান উত্স - ব্যাটারি, আরো গুরুতর যত্ন প্রয়োজন। তাদের রক্ষণাবেক্ষণের উদ্দেশ্য হল তাদের পরিষেবা জীবন সর্বাধিক করা। ব্যাটারির যত্ন হল:
- পরিষ্কার রাখুন;
- ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ পর্যবেক্ষণ;
- ইলেক্ট্রোলাইট স্তর বজায় রাখা (শুধুমাত্র পাতিত জল টপ আপ করার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে);
- ইলেক্ট্রোলাইট ঘনত্বের নিয়ন্ত্রণ (একটি হাইড্রোমিটার ব্যবহার করে - তরলের ঘনত্ব পরিমাপের জন্য একটি সাধারণ ডিভাইস)।
গ্যালভানিক কোষগুলি পরিচালনা করার সময়, বৈদ্যুতিক যন্ত্রপাতিগুলির নিরাপদ ব্যবহার সম্পর্কিত সমস্ত প্রয়োজনীয়তা অবশ্যই পালন করা উচিত।
ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সিস্টেম দ্বারা HIT-এর শ্রেণীবিভাগ
রাসায়নিক বর্তমান উৎসের ধরন, সিস্টেমের উপর নির্ভর করে:
- সীসা (অ্যাসিড);
- নিকেল-ক্যাডমিয়াম, নিকেল-লোহা, নিকেল-দস্তা;
- ম্যাঙ্গানিজ-জিঙ্ক, কপার-জিঙ্ক, পারদ-দস্তা, জিঙ্ক ক্লোরাইড;
- সিলভার-জিঙ্ক, সিলভার-ক্যাডমিয়াম;
- বায়ু-ধাতু;
- নিকেল-হাইড্রোজেন এবং সিলভার-হাইড্রোজেন;
- ম্যাঙ্গানিজ-ম্যাগনেসিয়াম;
- লিথিয়াম ইত্যাদি।
HIT এর আধুনিক প্রয়োগ
রাসায়নিক বর্তমান উত্স বর্তমানে ব্যবহৃত হয়:
- যানবাহন;
- বহনযোগ্য যন্ত্রপাতি;
- সামরিক এবং মহাকাশ প্রযুক্তি;
- বৈজ্ঞানিক যন্ত্রপাতি;
- মেডিসিন (পেসমেকার)।
দৈনিক জীবনে HIT-এর সাধারণ উদাহরণ:
- ব্যাটারি (শুকনো ব্যাটারি);
- বহনযোগ্য গৃহস্থালী যন্ত্রপাতি এবং ইলেকট্রনিক্সের জন্য ব্যাটারি;
- নিরবচ্ছিন্ন বিদ্যুৎ সরবরাহ;
- গাড়ির ব্যাটারি।
লিথিয়াম রাসায়নিক বর্তমান উত্স বিশেষভাবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এর কারণ হল লিথিয়ামে (Li) সর্বোচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি রয়েছে। আসল বিষয়টি হ'ল এটির অন্যান্য সমস্ত ধাতুগুলির মধ্যে সবচেয়ে নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সম্ভাবনা রয়েছে। লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি (LIA) নির্দিষ্ট শক্তি এবং অপারেটিং ভোল্টেজের পরিপ্রেক্ষিতে অন্য সমস্ত CPS থেকে এগিয়ে। এখন তারা ধীরে ধীরে একটি নতুন এলাকা আয়ত্ত করছে - সড়ক পরিবহন। ভবিষ্যতে, লিথিয়াম ব্যাটারির উন্নতির সাথে সম্পর্কিত বিজ্ঞানীদের বিকাশ অতি-পাতলা ডিজাইন এবং বড় ভারী-শুল্ক ব্যাটারির দিকে অগ্রসর হবে৷
