दृश्य: 0 लेखक: साइट संपादक प्रकाशन समय: 2025-01-02 उत्पत्ति: साइट
एल्युमिनियम-एयर बैटरी खारे पानी के लैंप खारे पानी (इलेक्ट्रोलाइट) में एल्यूमीनियम और ऑक्सीजन के बीच विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से बिजली उत्पन्न करते हैं। जब एल्यूमीनियम एनोड वायु कैथोड से संपर्क करता है, तो यह ऑक्सीकरण से गुजरता है, इलेक्ट्रॉनों को छोड़ता है और एल्यूमीनियम आयन बनाता है। इसमें शामिल रासायनिक प्रतिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
इस प्रतिक्रिया में, एल्यूमीनियम (Al) ऑक्सीजन (O₂) और पानी (H₂O) के साथ प्रतिक्रिया करके एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड (Al(OH)₃) का उत्पादन करता है, जो एक फ्लोकुलेंट ठोस के रूप में अवक्षेपित होता है। समय के साथ, ये ठोस कण एकत्रित होकर बड़ी क्रिस्टलीय संरचनाएँ बना सकते हैं। उपयुक्त परिस्थितियों में, एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड आगे निर्जलित होकर एल्यूमीनियम ऑक्साइड (Al₂O₃) बन सकता है, जिसके परिणामस्वरूप कंक्रीट के समान एक कठोर ठोस बन जाता है। यह विशेषता परिणामी ठोस को महत्वपूर्ण दबाव और बाहरी ताकतों का सामना करने की अनुमति देती है।
यदि खारे पानी को क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट (जैसे सोडियम हाइड्रॉक्साइड, NaOH, या पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड, KOH) से बदल दिया जाता है, तो ऑपरेटिंग सिद्धांत और प्रतिक्रिया प्रक्रियाएं अलग-अलग होंगी। क्षारीय वातावरण में, एल्यूमीनियम और ऑक्सीजन के बीच की प्रतिक्रिया प्राथमिक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया बनी हुई है। हालाँकि, क्षारीय वातावरण के कारण एल्यूमीनियम पर निष्क्रियता परत कम हो जाती है, इसकी विद्युत रासायनिक गतिविधि बढ़ जाती है। क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट में प्रतिक्रियाओं को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:
इस मामले में, एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड आयनों (OH⁻) और ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड आयन उत्पन्न करता है।
मजबूत क्षारीय वातावरण में, एल्युमीनियम हाइड्रोजन विकास संक्षारण से गुजर सकता है, जिससे हाइड्रोजन गैस निकलती है। रासायनिक प्रतिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट्स के उपयोग का प्रभाव
यदि खारे पानी को क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट (जैसे सोडियम हाइड्रॉक्साइड, NaOH, या पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड, KOH) से बदल दिया जाता है, तो ऑपरेटिंग सिद्धांत और प्रतिक्रिया प्रक्रियाएं अलग-अलग होंगी। क्षारीय वातावरण में, एल्यूमीनियम और ऑक्सीजन के बीच की प्रतिक्रिया प्राथमिक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया बनी हुई है। हालाँकि, क्षारीय वातावरण के कारण एल्यूमीनियम पर निष्क्रियता परत कम हो जाती है, इसकी विद्युत रासायनिक गतिविधि बढ़ जाती है। क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट में प्रतिक्रियाओं को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:
ये प्रतिक्रियाएं मजबूत क्षारीय वातावरण में हाइड्रोजन विकास प्रक्रिया को दर्शाती हैं, जिससे बैटरी के प्रदर्शन में कमी आ सकती है।
क्षारीय वातावरण में, एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड आयनों की सांद्रता इतनी अधिक हो सकती है कि वे अवक्षेपित हो सकें और ठोस कण बना सकें। समय के साथ, ये कण एकत्रित होकर बड़े क्रिस्टल बन सकते हैं। जमने के कारणों में शामिल हैं:
उत्पन्न एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड इलेक्ट्रोलाइट में अवक्षेपित हो जाता है और धीरे-धीरे बड़े कण बनाता है।
कुछ शर्तों के तहत, एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड निर्जलित हो सकता है और कठोर एल्यूमीनियम ऑक्साइड (Al₂O₃) में परिवर्तित हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप बहुत कठोर ठोस बन जाता है।
क्षारीय वातावरण परिणामी ठोस सामग्री में सघन संरचनाओं को जन्म दे सकता है, जिससे इसकी कठोरता बढ़ सकती है।
सारांश
इस प्रकार, जबकि खारे पानी को क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट से बदलने से समान संचालन सिद्धांत और प्रतिक्रिया प्रक्रियाएं होती हैं, एल्यूमीनियम धातु और हाइड्रोजन विकास संक्षारण की गतिविधि पर क्षारीय वातावरण के प्रभाव से अंतिम ठोस उत्पादों और उनकी विशेषताओं में अंतर हो सकता है। ये परिवर्तन प्रतिक्रिया दक्षता में सुधार कर सकते हैं लेकिन आत्म-संक्षारण समस्याएं भी पेश कर सकते हैं।
जब खारा पानी मिलाया जाता है, तो एल्यूमीनियम प्लेट हवा में ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड उत्पन्न करती है। यह यौगिक समय के साथ जमा होता है और ठोस कण बनाता है जो अंततः बड़े द्रव्यमान में एकत्रित हो सकते हैं।
यदि बड़ी मात्रा में खारा पानी है, तो सभी एल्यूमीनियम प्लेटें खपत हो जाएंगी; यदि खारा पानी कम है, तो मुख्य रूप से निचली प्लेटों का उपभोग किया जाएगा। इससे प्लेटों के बीच असमान मोटाई हो जाती है।
जैसे-जैसे रासायनिक प्रतिक्रियाएं जारी रहती हैं, आंतरिक एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के संचय और ठोस कणों के निर्माण से एल्यूमीनियम प्लेटों पर दबाव बढ़ जाएगा।
प्रतिदिन उत्पन्न एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड की प्रवाह क्षमता की जांच करने की सिफारिश की जाती है। यदि प्रवाह क्षमता काफी कम हो जाती है, तो इसे ताजे खारे पानी से बदलें; अन्यथा, कठोर कणों को साफ करना मुश्किल हो सकता है।
यदि तीन घंटे के भीतर उपयोग नहीं किया जाता है, तो तुरंत खाली करें और धो लें खारे पानी के लैंप के अंदरूनी हिस्से को साफ करें, फिर इसे हवादार क्षेत्र में सुखाएं और ठंडी, सूखी जगह पर रखें।
कई उपयोगों के बाद, बचा हुआ खारा पानी पूरी तरह से नहीं धोया जा सकता है, जिससे एल्युमीनियम प्लेटों की सतह निष्क्रिय हो जाती है। जब नया खारा पानी मिलाया जाता है, तो उसे डिस्चार्ज करने के लिए पहले दीपक चालू करें; इससे प्लेटों पर निष्क्रियता परत बाधित हो जाएगी और सामान्य संचालन बहाल हो जाएगा।
खारे पानी के लैंप की सेवा का जीवन कम से कम 120 घंटे है और भंडारण के दौरान अतिरिक्त रखरखाव की आवश्यकता के बिना इसे 20 साल तक संग्रहीत किया जा सकता है। एक नए प्रकार के पर्यावरण के अनुकूल उत्पाद के रूप में, वे घरों, होटलों, अग्निशमन परिदृश्यों, मछली पकड़ने की यात्राओं, लंबी पैदल यात्रा के रोमांच, शिविर भ्रमण आदि जैसी विभिन्न सेटिंग्स में आपातकालीन प्रकाश व्यवस्था, शिक्षण उपकरण या इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को चार्ज करने के लिए उपयुक्त हैं। ऑर्डर का स्वागत है!
