हेलो दोस्तों, स्वागत हे आपका आजके इस एजुकेशनल आर्टिकल में । आज का आर्टिकल बैटरी टेक्नोलॉजी के बारे में होने वाला हे । क्या आप जानना चाहते हे की बैटरी किसे कहते हैं , बैटरी क्या है परिभाषा? अगर आप बैटरी का उद्भव और इतिहास जैसी बैटरी की जानकारी में दिलचस्पी रखते हे तो बने रहिए ।
बैटरी का कार्य क्या है? आज के ज़माने में बैटरी से कई सारे काम होते हे । आपके लैपटॉप , फ़ोन , कार , और pacemaker(ह्रदय गति को नियंत्रित करनेवाला उपकरण) जैसी चीजे बैटरी के बिना नहीं चल सकती । और यकीन मानिए ऐसे भी दिन आएंगे जब आपका पूरा घर भी बैटरी के ऊपर चला रहा होगा ।
ऑस्ट्रेलिया जैसे देश में तो इसकी शुरुआत भी हो चुकी हे । जहा पे कई सारे घर बैटरी में संग्रह की हुई ऊर्जा का इस्तेमाल , घर के उपकरण चलाने के लिए किया जाता हे । (बैटरी किसे कहते हैं)
बिना बैटरी के भविष्य की कल्पना करना मुमकिन नहीं हे । इसलिए हम आज जानेंगे बैटरी किसे कहते हैं, बैटरी कैसे काम करती है, बैटरी के कितने प्रकार होते हैं? और बैटरी के इतिहास और क्रमागत उन्नति के बारे में । तो चलिए आगे बढ़ते हे ।
सबसे पहले जानते हे बैटरी किसे कहते हैं । और कैसे काम करती हे ।
बैटरी क्या है ? या बैटरी किसे कहते हैं ?
बैटरी किसे कहते हैं या बैटरी क्या है ? बैटरी एक ऐसा एलेक्ट्रोकेमिकल डिवाइस हे जिससे विद्युत प्रवाह से चार्ज किया जा सकता हे और डिस्चार्ज भी किया जा सकता हे । देखा जाये तो ये ऐसे उपकरण हे जो कई इलेक्ट्रोकेमिकल सेल से बने हुए होते हे जो बाहर इनपुट और आउटपुट से जुड़े हुए होते हे ।
बैटरी में इस्तेमाल हुए विज्ञानं को इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री कहा जाता हे । क्यूंकि इसमें ऐसी प्रतिक्रियाएं शामिल हैं जो मुक्त इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन या उपभोग करती हैं । जिससे रासयनिक ऊर्जा का विद्युत ऊर्जा में परिवर्तन होता हे । जिस सिद्धांत पे बैटरी काम करती हे ।
(सेल और बैटरी किसे कहते हैं) सेल किसे कहते हैं ? सामान्य तोर पर सेल एक ही यूनिट है जो रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती है । जब की कई सारे सेल मिलकर बड़ी बैटरी का निर्माण होता हे । जैसे की इलेक्ट्रिक कार की बैटरी । लेकिन कई बार सिंगल यूनिट सेल को भी बैटरी कहा जाता हे । जैसे की स्मार्ट फ़ोन की बैटरी सिंगल सेल होती हे ।
battery kise kahate hain (बैटरी किसे कहते हैं) ये जानने के बाद अब ये जानते हे की ये बैटरी काम कैसे करती हे ?
बैटरी काम कैसे करती हे ?
बैटरी काम कैसे करती हे ? ये जानने के लिए में परमाणुओं के बारे में बताऊंगा । परमाणु धनावेशित कणों (positively charged particles) से बने होते हैं जिन्हें प्रोटॉन कहते हैं। बिना आवेश वाले कणों को न्यूट्रॉन तथा ऋणावेशित कणों (negatively charged particles) को इलेक्ट्रॉन कहा जाता है। आप यह जानते हो, है ना?
जब ये इलेक्ट्रॉन किसी परिपथ में गति करते हैं तो हमें विद्युत प्राप्त होती है।
आयन क्या है इसका उत्तर? आम तौर पर, क्योंकि एक परमाणु में प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की संख्या बराबर होती है। परमाणु न तो सकारात्मक है और न ही नकारात्मक। हालाँकि जब कोई परमाणु इलेक्ट्रॉन खोता है या प्राप्त करता है तो परमाणु का आवेश तटस्थ नहीं रह जाता है। धनात्मक या ऋणात्मक विद्युत आवेश वाले परमाणु को आयन कहा जाता है।
महत्वपूर्ण बात यह है कि परमाणु आयन नहीं होना पसंद करते हैं। जब वे एक इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हैं या खो देते हैं तो वे इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करके या विपरीत रूप से चार्ज किए गए आयनों को ढूंढकर फिर से तटस्थ बनने की पूरी कोशिश करते हैं ।
बैटरी (बैटरी किसे कहते हैं) तीन प्रमुख भागों से बनी होती है। एक नकारात्मक एनोड एक सकारात्मक कैथोड और इलेक्ट्रोलाइट। बैटरी के इन तीन भागों के बीच होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाएं बिजली का कारण बनती हैं।
इलेक्ट्रोलाइट में आयन, एनोड में परमाणुओं के साथ प्रतिक्रिया करते हैं जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉनों का निर्माण होता है। इन असंतुलित इलेक्ट्रॉनों के कारण एनोड ऋणात्मक(nagetive) हो जाता है। कैथोड में इलेक्ट्रोलाइट के आयनों के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया हमारे इलेक्ट्रॉनों की कमी को सकारात्मक(positive) बनाती है ।
अब हमारे पास एनोड में बहुत अधिक इलेक्ट्रॉन हैं और कैथोड में पर्याप्त इलेक्ट्रॉन नहीं हैं। स्वाभाविक रूप से, इलेक्ट्रॉन एनोड को छोड़कर कैथोड में प्रवेश करना चाहते हैं। बैटरी के भीतर इलेक्ट्रॉनों को सीधे एनोड से कैथोड तक जाने से रोकने के लिए, इलेक्ट्रोलाइट एक बाधा के रूप में कार्य करता है । (image : Concept of battery (बैटरी किसे कहते हैं))
केवल जब एक सर्किट बंद होता है अर्थात एक तार बैटरी के दोनों सिरों को जोड़ता है, उसके बाद इलेक्ट्रॉन एनोड से कैथोड में प्रवाहित हो सकते हैं । एनोड में होने वाले इलेक्ट्रॉनों के नुकसान को ऑक्सीकरण(oxidation) कहा जाता है। जबकि कैथोड में होने वाले इलेक्ट्रॉनों का लाभ अपचयन(reduction) कहलाता है।
दो पदार्थों के बीच इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण को संयुक्त रूप से रेडॉक्स प्रतिक्रिया कहा जाता है और इस तरह हमें बिजली मिलती है।
बैटरी के प्रकार
(बैटरी के कितने प्रकार होते हैं?) सामान्य तोर पर बैटरी के 2 प्रकार होते हे । (1) प्राथमिक बैटरी (Non-rechargable battery) (2) संचायक बैटरी (rechargable battery) या चार्जिंग बैटरी
(प्राथमिक बैटरी किसे कहते हैं) प्राथमिक बैटरी एक बार ही इस्तेमाल की जाती हैं और इन्हें रिचार्ज नहीं किया जा सकता है। शुष्क सेल (ड्राई सेल ) और (alkaline battery) क्षारीय बैटरी प्राथमिक बैटरी के उदाहरण हैं ।
(संचायक बैटरी किसे कहते हैं) संचायक बैटरी वो बैटरी हे जिन्हे बार बार चार्जिंग करके इस्तेमाल किया जा सकता हे । निकेल-कैडमियम (NiCd) पेट-एसिड, लेड-एसिड और लिथियम-आयन बैटरी संचायक बैटरी के उदहारण हे ।
प्राथमिक बैटरी कैसे काम करती हे ? प्राथमिक बैटरी किसे कहते हैं
प्राथमिक बैटरी में हम ड्राई सेल के उदहारण से समझेंगे ।
ड्राई सेल एक सिंगल यूनिट सामान्य प्रकार की बैटरी है जिसका आज भी उपयोग किया जाता है यह मूल रूप से संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती है ।
सबसे बुनियादी शब्दों में, एक बैटरी सेल तीन घटक एनोड(negetive electrode), कैथोड(positive electrode) और एक इलेक्ट्रोलाइट से बना होता है। ये तीन घटक एनोड, कैथोड और एक इलेक्ट्रोलाइट अलग अलग बैटरी में अलग पदार्थ से बने हुए होते हे । dry cell में जिंक एनोड है ग्रेफाइट कोर कैथोड है और अमोनियम क्लोराइड पेस्ट इलेक्ट्रोलाइट के रूप में कार्य करता है ।
(image : battery components (बैटरी किसे कहते हैं))
बैटरी के भीतर एक रासायनिक प्रतिक्रिया के कारण, एनोड इलेक्ट्रॉनों की अधिकता का निर्माण करता है। जो एनोड और कैथोड के बीच एक विद्युत अंतर का कारण बनता है, इलेक्ट्रॉन खुद को पुनर्व्यवस्थित करना चाहते हैं और कैथोड में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को विस्थापित करना चाहते हैं।
हालाँकि, इलेक्ट्रोलाइट यह सुनिश्चित करता है कि इलेक्ट्रॉन सीधे कैथोड तक नहीं जा सकते ।
जब एनोड और कैथोड के बीच एक प्रवाहकीय पथ की मदद से सर्किट को बंद कर दिया जाता है तो इलेक्ट्रॉन नेगेटिव सिरे से positive सिरे तक यात्रा करने में सक्षम होते हैं, यह बदले में रास्ते में रखे किसी भी उपकरण को इलेक्ट्रिक करंट के द्वारा शक्ति प्रदान करता है । जैसे की बल्ब या और कोई उपकरण । (image : How does battery work (बैटरी किसे कहते हैं))
समय के साथ यह इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रिया एनोड और कैथोड में रासायनिक संरचना को बदल देती है और अंततः वे इलेक्ट्रॉन को प्रदान करना बंद कर देते हैं इस तरह एक बैटरी काम करना बंध कर देती हे ।
लेकिन संचायक बैटरी में ऐसा नहीं हे । आइये संचायक बैटरी किसे कहते हैं उसके बारे में जानते हे ।
संचायक बैटरी कैसे काम करती हे ? संचायक बैटरी किसे कहते हैं
सेकेंडरी बैटरी या चार्जिंग बैटरी को जो खास बनाता है वह यह है कि इस ऑक्सीकरण-अपचयन(reduction) प्रक्रिया को सेकेंडरी बैटरी में उलटा किया जा सकता है।
जब ये बैटरियां किसी बाहरी ऊर्जा स्रोत से जुड़ी होती हैं तो कैथोड में इलेक्ट्रॉनों को विपरीत दिशा में वापस प्रवाहित करने के लिए मजबूर किया जाता है जैसे कि निर्वहन(discharge) प्रक्रिया में ।
इलेक्ट्रॉन एक बार फिर से एनोड में आयनों के साथ बंध जाते हैं जिससे बैटरी चार्ज हो जाती है ।
(image : Concept of rechargable battery (बैटरी किसे कहते हैं))
आज बाजार में अधिकांश सेकेंडरी बैटरी(संचायक बैटरी किसे कहते हैं ) लिथियम-आयन बैटरी हैं।(बैटरी किसकी बनी होती है?) लिथियम-आयन बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में solvent , एनोड के रूप में कार्बन और कैथोड के रूप में लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड का संयोजन सैकड़ों चार्ज और डिस्चार्ज के माध्यम से आगे और पीछे इलेक्ट्रॉनों को प्रवाहित करने की अनुमति देता है।
हालाँकि, रिचार्जेबल बैटरी भी अंततः समय के साथ बंध हो जाती हैं क्योंकि चार्ज की संख्या और चक्र , रेडॉक्स प्रतिक्रिया की पुनरावृत्ति को बढ़ाते हैं, जिससे धातुओं को रासायनिक क्षति होती है जिससे उनकी क्षमता कम हो जाती है, इलेक्ट्रॉन एनोड के अंदर संग्रहीत होने के लिए जगह खो देते हैं ।
इसलिए, बिजली बनाने के लिए इलेक्ट्रान प्रवाहित नहीं हो सकते ।
बेशक, रिचार्जेबल बैटरी का जीवनकाल निर्माता कंपनी के मॉडल और उपचार के अनुसार भिन्न होता है। वैज्ञानिक, माध्यमिक सेल बैटरी के डिस्चार्ज को लंबा करने और चार्ज समय को कम करने के लिए सामग्री के नए विकल्पों का पता लगाना जारी रखते हैं।
बैटरी ने आज हमारे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों जैसे की मोबाइल फ़ोन , लैपटॉप , कंप्यूटर , कार और EV मोपेड को सुगठित और व्यावहारिक बना दिया है । अगर आप कंप्यूटर Technology के इतिहास और कंप्यूटर की जनरेशन के बारे में जानते हे तो ये दो ब्लॉगपोस्ट जरूर पढ़े।
अब हम जानते हे बैटरी के शुरुआत से अब तक के बैटरी का विकास और क्रम बद्ध उत्तरक्रांति के बारे में।
बैटरी का इतिहास और बैटरी का विकास
Voltaic pile (1800)
(बैटरी का आविष्कार कब हुआ था?) बैटरी का आविष्कार 1800 में, एलेज़ांद्रो वोल्टा ने पहली बार किया, जिसे वोल्टाइक पाइल के रूप में जाना जाने लगा। Voltaic pile में तांबे (copper) और zink डिस्क के जोड़े होते हैं जो एक दूसरे के ऊपर ढेर होते हैं, जो कपड़े या कार्डबोर्ड की एक परत से अलग होते हैं जो नमकीन पानी (यानी इलेक्ट्रोलाइट) में भिगोते हैं।
Daniell cell 1836 :
1836 में, जॉन फ्रेडरिक डेनियल ने डेनियल सेल का आविष्कार किया, जिसमें कॉपर सल्फेट के घोल से भरा एक तांबे का बर्तन होता है, जिसमें सल्फ्यूरिक एसिड और एक जस्ता इलेक्ट्रोड से भरा एक बिना चमकता हुआ मिट्टी के बरतन कंटेनर में डुबोया जाता है।
GROVE CELL (1839)
ग्रोव सेल का आविष्कार वेल्शमैन विलियम रॉबर्ट ग्रोव ने 1839 में किया था। इसमें सल्फ्यूरिक एसिड में डूबा हुआ एक जिंक एनोड और नाइट्रिक एसिड में डूबा हुआ प्लैटिनम कैथोड होता है, जिसे झरझरा मिट्टी के बर्तन से अलग किया जाता है।
Poggendorff cell (1842)
जर्मन वैज्ञानिक जोहान क्रिश्चियन पोगेनडॉर्फ ने 1842 में एक झरझरा मिट्टी के बर्तन का उपयोग करके इलेक्ट्रोलाइट और डीओलराइज़र को अलग करने की समस्याओं पर काबू पा लिया। यूजीन गेरेंट के कार्यों के कारण पोगेनडॉर्फ सेल में, जिसे कभी-कभी गेरेंट सेल कहा जाता है।
LEAD-ACID battery (1859)
1859 में, गैस्टन प्लांट ने लेड-एसिड बैटरी का आविष्कार किया, जो पहली ऐसी बैटरी थी जिसे इसके माध्यम से एक रिवर्स करंट पास करके रिचार्ज किया जा सकता था।
LECLANCHÉ CELL (1866)
1866 में, जॉर्जेस लेक्लांच ने एक बैटरी का आविष्कार किया जिसमें एक जस्ता एनोड और एक मैंगनीज डाइऑक्साइड कैथोड होता है जो एक झरझरा सामग्री में लिपटा होता है, जिसे अमोनियम क्लोराइड समाधान के एक जार में डुबोया जाता है।
The first dry cell (1886)
1886 में, कार्ल गैस्नर ने लेक्लेन्चे सेल के एक प्रकार पर एक जर्मन पेटेंट प्राप्त किया, जिसे शुष्क सेल के रूप में जाना जाने लगा क्योंकि इसमें एक मुक्त तरल इलेक्ट्रोलाइट नहीं है।
NI-CD, THE FIRST ALKALINE BATTERY(1899)
1899 में, वाल्डेमर जुंगनर नामक एक स्वीडिश वैज्ञानिक ने निकल-कैडमियम बैटरी का आविष्कार किया, एक रिचार्जेबल बैटरी जिसमें पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड समाधान में निकल और कैडमियम इलेक्ट्रोड होते हैं; क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करने वाली पहली बैटरी।
NICKEL-IRON (1899)
Waldemar Jungner ने 1899 में एक निकेल-आयरन बैटरी का पेटेंट कराया, उसी वर्ष NiCad बैटरी पेटेंट के रूप में, लेकिन इसे अपने कैडमियम समकक्ष से नीचा पाया और, परिणामस्वरूप, इसे विकसित करने की कभी परवाह नहीं की।
COMMON ALKALINE BATTERIES (1955)
1955 में, नेशनल कार्बन कंपनी पर्मा रिसर्च लेबोरेटरी में यूनियन कार्बाइड के लिए काम करने वाले लुईस उरी नाम के एक इंजीनियर को जिंक-कार्बन बैटरी के जीवन का विस्तार करने का एक तरीका खोजने का काम सौंपा गया था।
NICKEL-HYDROGEN AND NICKEL-METAL-HYDRIDE(1989)
छोटे अनुप्रयोगों के लिए पहली उपभोक्ता-ग्रेड निकेल-मेटल हाइड्राइड बैटरी (NiMH) 1989 में 1970 के निकेल-हाइड्रोजन बैटरी के रूपांतर के रूप में बाजार में दिखाई दी। निकल-हाइड्रोजन बैटरी ने वाणिज्यिक संचार उपग्रहों के लिए ऊर्जा-भंडारण उपप्रणाली के रूप में बाजार में प्रवेश किया।
DUAL CARBON BATTERY(1989)
2014 में स्टार्ट-अप पावर जापान प्लस ने अपने संस्करण का व्यावसायीकरण करने की योजना की घोषणा की, जिसका नाम राइडन रखा गया। Colead Kaname Takeya को Toyota Prius और Tesla Models पर अपने काम के लिए जाना जाता है
LITHIUM AND LITHIUM-ION BATTERIES (1997)
1912 में जी.एन. के तहत लिथियम बैटरी के साथ प्रयोग शुरू हुआ। लुईस, लेकिन वाणिज्यिक लिथियम बैटरी 1970 के दशक तक बाजार में नहीं आईं। 1997 में, Sony और Asahi Kasei द्वारा लिथियम पॉलीमर बैटरी जारी की गई थी ।
अगर आप जानना चाहते हे की लिथियम आयन बैटरी कैसे काम करती हे तो ये आर्टिकल जरूर पढ़े ।
Conclusion : बैटरी किसे कहते हैं
तो आज के लिए बस इतना ही । आजके आर्टिकल में अपने जाना की बैटरी किसे कहते हैं, बैटरी कैसे काम करती हे ।
अपने ये भी जाना की बैटरी कितने प्रकार की होती हे । फिर हमने जाना बैटरी के इतिहास के बारे में और कैसे बैटरी का समय के साथ विकास हुआ ।
तो आज के लिए बस इतना ही । आशा करता हूँ आपको पता चला गया होगा की बैटरी किसे कहते हैं । और अनेक टेक्नोलॉजी के बारे में जानने के लिए दिए गए ब्लॉगपोस्ट जरूर पढ़े । धन्यवाद
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