बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व

2024 लेखक: Trinity Chesterton | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-16 14:58

कार बैटरी, जिसे संचायक के रूप में जाना जाता है, कार में स्टार्टिंग, लाइटिंग और इग्निशन सिस्टम के लिए जिम्मेदार है। आमतौर पर, कार की बैटरियां लेड-एसिड होती हैं, जिसमें गैल्वेनिक सेल होते हैं जो 12-वोल्ट सिस्टम प्रदान करते हैं। प्रत्येक सेल पूरी तरह चार्ज होने पर 2.1 वोल्ट बनाता है। इलेक्ट्रोलाइट घनत्व एक जलीय एसिड समाधान की एक नियंत्रित संपत्ति है जो बैटरी के सामान्य संचालन को सुनिश्चित करता है।

सीसा-एसिड बैटरी की संरचना

लेड-एसिड बैटरी इलेक्ट्रोलाइट सल्फ्यूरिक एसिड और डिस्टिल्ड वॉटर का घोल है। शुद्ध सल्फ्यूरिक एसिड का विशिष्ट गुरुत्व लगभग 1.84 g/cm³ है, और इस शुद्ध एसिड को आसुत जल से तब तक पतला किया जाता है जब तक कि घोल का विशिष्ट गुरुत्व 1.2-1.23 g/cm न हो जाए। 3^.

हालांकि कुछ मामलों में, बैटरी के प्रकार, मौसमी और जलवायु परिस्थितियों के आधार पर बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट के घनत्व की सिफारिश की जाती है। रूस में औद्योगिक मानक के अनुसार पूरी तरह चार्ज बैटरी का विशिष्ट गुरुत्व 1.25-1.27 g / cm³ गर्मियों में और गंभीर सर्दियों के लिए है - 1,27-1, 29 ग्राम/सेमी^3.

इलेक्ट्रोलाइट का विशिष्ट गुरुत्व

बैटरी के मुख्य मापदंडों में से एक इलेक्ट्रोलाइट का विशिष्ट गुरुत्व है। यह एक निश्चित तापमान पर एक समाधान (सल्फ्यूरिक एसिड) के वजन के बराबर मात्रा में पानी के वजन का अनुपात है। आमतौर पर एक हाइड्रोमीटर से मापा जाता है। इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व सेल या बैटरी के चार्ज की स्थिति के संकेतक के रूप में उपयोग किया जाता है, लेकिन बैटरी की क्षमता को चिह्नित नहीं कर सकता है। उतराई के दौरान, विशिष्ट गुरुत्व रैखिक रूप से कम हो जाता है।

इसे देखते हुए, स्वीकार्य घनत्व के आकार को स्पष्ट करना आवश्यक है। बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट 1.44g/cm³ से अधिक नहीं होना चाहिए। घनत्व 1.07 से 1.3g/cm^{3 हो सकता है। तब मिश्रण का तापमान लगभग +15 C. होगा।}

अपने शुद्ध रूप में बढ़े हुए घनत्व के इलेक्ट्रोलाइट को इस सूचक के उच्च मूल्य की विशेषता है। इसका घनत्व है 1.6g/cm3.

चार्ज लेवल

जब पूरी तरह से चार्ज स्थिर अवस्था और डिस्चार्ज के तहत, इलेक्ट्रोलाइट के विशिष्ट गुरुत्व को मापने से सेल के आवेश की स्थिति का एक मोटा संकेत मिलता है। विशिष्ट गुरुत्व=ओपन सर्किट वोल्टेज - 0.845.

उदाहरण: 2.13V - 0.845=1.285g/cm3।

विशिष्ट गुरुत्व कम हो जाता है जब बैटरी को शुद्ध पानी के स्तर के करीब डिस्चार्ज किया जाता है, और रिचार्जिंग के दौरान बढ़ जाता है। बैटरी को पूरी तरह चार्ज माना जाता है जब बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व अधिकतम संभव मूल्य तक पहुंच जाता है। विशिष्टवजन सेल में तापमान और इलेक्ट्रोलाइट की मात्रा पर निर्भर करता है। जब इलेक्ट्रोलाइट कम निशान के पास होता है, तो विशिष्ट गुरुत्व नाममात्र से अधिक होता है, यह गिरता है और इलेक्ट्रोलाइट को आवश्यक स्तर तक लाने के लिए सेल में पानी डाला जाता है।

तापमान बढ़ने पर इलेक्ट्रोलाइट का आयतन फैलता है और तापमान गिरने पर सिकुड़ता है, जो घनत्व या विशिष्ट गुरुत्व को प्रभावित करता है। जैसे-जैसे इलेक्ट्रोलाइट का आयतन बढ़ता है, रीडिंग कम होती जाती है और इसके विपरीत, कम तापमान पर विशिष्ट गुरुत्व बढ़ता है।

बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व बढ़ाने से पहले, आपको माप और गणना करनी चाहिए। बैटरी के लिए विशिष्ट गुरुत्व उस एप्लिकेशन द्वारा निर्धारित किया जाता है जिसमें इसका उपयोग किया जाएगा, ऑपरेटिंग तापमान और बैटरी जीवन को ध्यान में रखते हुए।

% सल्फ्यूरिक एसिड	% पानी	विशिष्ट गुरुत्व (20°C)
37, 52	62, 48	1, 285
48	52	1, 380
50	50	1, 400
60	40	+1, 500
68, 74	31, 26	1, 600
70	30	1, 616
77, 67	22, 33	1, 705
93	7	1, 835

बैटरियों में रासायनिक प्रतिक्रिया

जैसे ही एक लोड बैटरी टर्मिनलों से जुड़ा होता है, लोड के माध्यम से एक डिस्चार्ज करंट प्रवाहित होने लगता है और बैटरी डिस्चार्ज होने लगती है। निर्वहन प्रक्रिया के दौरान, इलेक्ट्रोलाइट समाधान की अम्लता कम हो जाती है और सकारात्मक और नकारात्मक दोनों प्लेटों पर सल्फेट जमा होने लगती है। इस डिस्चार्ज प्रक्रिया में इलेक्ट्रोलाइट के घोल में पानी की मात्रा बढ़ जाती है, जिससे इसका विशिष्ट गुरुत्व कम हो जाता है।

बैटरी कोशिकाओं को एक निर्दिष्ट न्यूनतम वोल्टेज और विशिष्ट गुरुत्व तक डिस्चार्ज किया जा सकता है। पूरी तरह से चार्ज की गई लीड एसिड बैटरी में क्रमशः 2.2V और 1.250g/cm³ का वोल्टेज और विशिष्ट गुरुत्व होता है, और इस सेल को सामान्य रूप से तब तक डिस्चार्ज किया जा सकता है जब तक कि संबंधित मान 1.8V और 1.1 तक नहीं पहुंच जाते। जी/सेमी^3.

इलेक्ट्रोलाइट संरचना

इलेक्ट्रोलाइट में सल्फ्यूरिक एसिड और डिस्टिल्ड वॉटर का मिश्रण होता है। यदि ड्राइवर ने अभी-अभी पानी डाला है, तो मापे जाने पर डेटा सटीक नहीं होगा। आपको थोड़ी देर प्रतीक्षा करने की आवश्यकता है ताकि ताजे पानी को मौजूदा घोल के साथ मिलाने का समय मिल सके। इससे पहले कि आप इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व बढ़ाएं, आपको याद रखना होगा: सल्फ्यूरिक एसिड की सांद्रता जितनी अधिक होगी, इलेक्ट्रोलाइट उतना ही सघन होगा। घनत्व जितना अधिक होगा, चार्ज स्तर उतना ही अधिक होगा।

इलेक्ट्रोलाइट घोल के लिए आसुत जल सबसे अच्छा विकल्प है। यह संभव को कम करता हैसमाधान में प्रदूषक। कुछ संदूषक इलेक्ट्रोलाइट आयनों के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, यदि आप NaCl लवण के साथ एक घोल मिलाते हैं, तो एक अवक्षेप बनेगा, जो घोल की गुणवत्ता को बदल देगा।

तापमान का धारिता पर प्रभाव

इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व क्या है - यह बैटरी के अंदर के तापमान पर निर्भर करेगा। विशिष्ट बैटरियों के लिए उपयोगकर्ता पुस्तिका निर्दिष्ट करती है कि कौन सा सुधार लागू किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, सर्रेट/रोल्स मैनुअल में तापमान -17.8 से -54.4^oC तक के तापमान के लिए 21^{oC से नीचे, प्रत्येक 6 के लिए 0.04 घटाएं डिग्री।}

कई इनवर्टर या चार्ज कंट्रोलर में बैटरी तापमान सेंसर होता है जो बैटरी से जुड़ जाता है। उनके पास आमतौर पर एक एलसीडी डिस्प्ले होता है। इंफ्रारेड थर्मामीटर की ओर इशारा करने से भी जरूरी जानकारी मिल जाएगी।

घनत्व मीटर

इलेक्ट्रोलाइट घनत्व हाइड्रोमीटर का उपयोग प्रत्येक सेल में इलेक्ट्रोलाइट समाधान के विशिष्ट गुरुत्व को मापने के लिए किया जाता है। एसिड बैटरी 1.255g/cm³ के विशिष्ट गुरुत्व के साथ 26^oC पर पूरी तरह से चार्ज होती है। विशिष्ट गुरुत्व एक द्रव का माप है जिसकी तुलना एक आधार से की जाती है। यह पानी है जिसे 1.000 g/cm^{3 की आधार संख्या दी गई है।}

नई बैटरी में पानी में सल्फ्यूरिक एसिड की सांद्रता 1.280 ग्राम/सेमी³ है, जिसका अर्थ है कि इलेक्ट्रोलाइट का वजन 1.280 ग्राम/सेमी^{3 है पानी के समान आयतन के भार कागुना। पूरी तरह चार्ज की गई बैटरी का परीक्षण तक किया जाएगा1.280 ग्राम/सेमी}3^{, डिस्चार्ज होने पर 1.100 ग्राम/सेमी}3 ^{से गिना जाएगा।}

हाइड्रोमीटर परीक्षण प्रक्रिया

हाइड्रोमीटर के रीडिंग तापमान को 27oC के तापमान पर समायोजित किया जाना चाहिए, विशेष रूप से सर्दियों में इलेक्ट्रोलाइट घनत्व के संबंध में। उच्च गुणवत्ता वाले हाइड्रोमीटर में एक आंतरिक थर्मामीटर होता है जो इलेक्ट्रोलाइट के तापमान को मापेगा और फ्लोट रीडिंग को सही करने के लिए रूपांतरण स्केल शामिल करेगा। यह पहचानना महत्वपूर्ण है कि यदि वाहन चलाया जा रहा है तो तापमान पर्यावरण से काफी अलग है। मापन क्रम:

1. एक रबर बल्ब के साथ इलेक्ट्रोलाइट को हाइड्रोमीटर में कई बार डालें ताकि थर्मामीटर इलेक्ट्रोलाइट के तापमान को समायोजित कर सके और रीडिंग ले सके।
2. इलेक्ट्रोलाइट के रंग का अध्ययन करें। भूरे या भूरे रंग का मलिनकिरण बैटरी के साथ एक समस्या का संकेत देता है और यह इस बात का संकेत है कि बैटरी अपने जीवन के अंत के करीब है।
3. इलेक्ट्रोलाइट की न्यूनतम मात्रा को हाइड्रोमीटर में निर्देशित करें ताकि फ्लोट मापने वाले सिलेंडर के ऊपर या नीचे के संपर्क के बिना स्वतंत्र रूप से तैरने लगे।
4. हाइड्रोमीटर को आंख के स्तर पर सीधा रखें और उस रीडिंग पर ध्यान दें जहां इलेक्ट्रोलाइट फ्लोट पर स्केल से मेल खाता हो।
5. हर 6^oC पढ़ने के लिए 0.004 इकाइयाँ जोड़ें या घटाएँ, जब इलेक्ट्रोलाइट तापमान 27^{oC से ऊपर या नीचे हो।}
6. पठन समायोजित करें, उदाहरण के लिए, यदि विशिष्ट गुरुत्व 1.250 g/cm³ है और इलेक्ट्रोलाइट तापमान है32^oC, 1.250 g/cm का मान³ 1.254 g/cm^{3 का सही मान देता है. इसी तरह, अगर तापमान 21}o^{C था, तो 1.246 g/cm}3 ^{घटाएं। 1.250 ग्राम/सेमी}3 ^{के चार अंक (0.004)।}
7. इलेक्ट्रोलाइट घनत्व की जांच करने से पहले प्रत्येक सेल का परीक्षण करें और नोट रीडिंग को 27oC पर सुधारा गया है।

चार्ज माप के उदाहरण

उदाहरण 1:

1. हाइड्रोमीटर 1.333 g/cm पढ़ता है3।
2. तापमान 17 डिग्री है, अनुशंसित से 10 डिग्री कम है।
3. 1.333 g/cm से 0.007 घटाएं3।
4. परिणाम 1.263 g/cm3 है, इसलिए आवेश की स्थिति लगभग 100 प्रतिशत है।

उदाहरण 2:

1. घनत्व डेटा - 1.178g/cm3।
2. इलेक्ट्रोलाइट तापमान 43 डिग्री सेल्सियस है, जो सामान्य से 16 डिग्री अधिक है।
3. 0.016 से 1.178 ग्राम/सेमी जोड़ें3।
4. परिणाम 1.194g/cm3, 50 प्रतिशत चार्ज किया गया।

चार्ज स्थिति	विशिष्ट वजन जी/सेमी3
100%	1, 265
75%	1, 225
50%	1, 190
25%	1, 155
0%	1, 120

इलेक्ट्रोलाइट घनत्व तालिका

निम्नलिखित तापमान सुधार तालिकाविभिन्न तापमानों पर इलेक्ट्रोलाइट घनत्व मूल्यों में अचानक परिवर्तन की व्याख्या करने का एक तरीका है।

इस तालिका का उपयोग करने के लिए, आपको इलेक्ट्रोलाइट का तापमान जानना होगा। यदि किसी कारण से माप संभव नहीं है, तो परिवेश के तापमान का उपयोग करना बेहतर होता है।

इलेक्ट्रोलाइट घनत्व तालिका नीचे दिखाई गई है। यह डेटा तापमान पर आधारित है:

%	100	75	50	25	0
-18	1, 297	1, 257	1, 222	1, 187	1, 152
-12	1, 293	1, 253	1, 218	1, 183	1, 148
-6	1, 289	1, 249	1, 214	1, 179	1, 144
-1	1, 285	1, 245	1, 21	1, 175	1, 14
4	1, 281	1, 241	1, 206	1, 171	1, 136
10	1, 277	1, 237	1, 202	1, 167	1, 132
16	1, 273	1, 233	1, 198	1, 163	1, 128
22	1, 269	1, 229	1, 194	1, 159	1, 124
27	1, 265	1, 225	1, 19	1, 155	1, 12
32	1, 261	1, 221	1, 186	1, 151	1, 116
38	1, 257	1, 217	1, 182	1, 147	1, 112
43	1, 253	1, 213	1, 178	1, 143	1, 108
49	1, 249	1, 209	1, 174	1, 139	1, 104
54	1, 245	1, 205	1, 17	1, 135	1, 1

जैसा कि आप इस तालिका से देख सकते हैं, सर्दियों में बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट घनत्व गर्म मौसम की तुलना में बहुत अधिक होता है।

बैटरी रखरखाव

इन बैटरियों में सल्फ्यूरिक एसिड होता है। सुरक्षा चश्मे और रबर के दस्तानों को संभालते समय हमेशा इस्तेमाल किया जाना चाहिए।

यदि कोशिकाएं अतिभारित हो जाती हैं, तो लेड सल्फेट के भौतिक गुण धीरे-धीरे बदल जाते हैं और वे नष्ट हो जाते हैं, जिससे चार्जिंग प्रक्रिया बाधित हो जाती है। इसलिए, रासायनिक प्रतिक्रिया की धीमी दर के कारण इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व कम हो जाता है।

सल्फ्यूरिक एसिड की गुणवत्ता उच्च होनी चाहिए। अन्यथा, बैटरी जल्दी से निष्क्रिय हो सकती है। कम इलेक्ट्रोलाइट स्तर डिवाइस की आंतरिक प्लेटों को सुखाने में मदद करते हैं, जिससे बैटरी को पुनर्स्थापित करना असंभव हो जाता है।

सल्फ़ेटेड बैटरियों को प्लेटों के बदले हुए रंग को देखकर आसानी से पहचाना जा सकता है। सल्फेट की प्लेट का रंग हल्का हो जाता है और उसकी सतह पीली हो जाती है। ऐसी कोशिकाएं शक्ति में कमी दर्शाती हैं। यदि सल्फोनेशन लंबे समय तक होता है, तो अपरिवर्तनीयप्रक्रियाएं।

इस स्थिति से बचने के लिए, लेड-एसिड बैटरी को कम चार्जिंग करंट रेट पर लंबे समय तक चार्ज करने की सलाह दी जाती है।

बैटरी सेल के टर्मिनल ब्लॉकों के क्षतिग्रस्त होने की हमेशा उच्च संभावना होती है। जंग मुख्य रूप से कोशिकाओं के बीच बोल्ट कनेक्शन को प्रभावित करता है। यह सुनिश्चित करके आसानी से टाला जा सकता है कि प्रत्येक बोल्ट को विशेष ग्रीस की एक पतली परत से सील कर दिया गया है।

बैटरी चार्ज होने पर एसिड स्प्रे और गैसों की संभावना अधिक होती है। वे बैटरी के आसपास के वातावरण को प्रदूषित कर सकते हैं। इसलिए, बैटरी डिब्बे के पास अच्छे वेंटिलेशन की आवश्यकता होती है।

ये गैसें विस्फोटक होती हैं, इसलिए खुली लपटों को उस स्थान में प्रवेश नहीं करना चाहिए जहां लेड बैटरी चार्ज होती हैं।

बैटरी को फटने से बचाने के लिए, जिससे गंभीर चोट या मृत्यु हो सकती है, बैटरी में मेटल थर्मामीटर न डालें। आपको एक अंतर्निर्मित थर्मामीटर के साथ एक हाइड्रोमीटर का उपयोग करने की आवश्यकता है, जिसे बैटरियों के परीक्षण के लिए डिज़ाइन किया गया है।

बिजली आपूर्ति जीवन

बैटरी का प्रदर्शन समय के साथ खराब हो जाता है, चाहे इस्तेमाल किया जाए या नहीं, यह बार-बार चार्ज-डिस्चार्ज चक्र के साथ भी खराब हो जाता है। जीवन वह समय है जब एक निष्क्रिय बैटरी को अनुपयोगी होने से पहले संग्रहीत किया जा सकता है। आमतौर पर यह माना जाता है कि यह इसकी मूल क्षमता का लगभग 80% है।

ऐसे कई कारक हैं जो बैटरी जीवन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं:

1. चक्रीय जीवन। समयबैटरी जीवन मुख्य रूप से बैटरी उपयोग चक्रों द्वारा निर्धारित किया जाता है। सामान्य उपयोग में आमतौर पर 300 से 700 चक्र।
2. डिस्चार्ज की गहराई (डीओडी) प्रभाव। उच्च प्रदर्शन को छोड़ देने से जीवन चक्र छोटा हो जाएगा।
3. तापमान प्रभाव। यह बैटरी के प्रदर्शन, शेल्फ लाइफ, चार्जिंग और वोल्टेज नियंत्रण का एक प्रमुख कारक है। उच्च तापमान पर, बैटरी में कम तापमान की तुलना में अधिक रासायनिक गतिविधि होती है। अधिकांश बैटरियों के लिए, अनुशंसित तापमान सीमा -17 से 35oC. है
4. वोल्टेज और रिचार्ज स्पीड। सभी लेड-एसिड बैटरियां चार्जिंग के दौरान नेगेटिव प्लेट से हाइड्रोजन और पॉजिटिव प्लेट से ऑक्सीजन छोड़ती हैं। एक बैटरी केवल एक निश्चित मात्रा में बिजली स्टोर कर सकती है। एक नियम के रूप में, 60% समय में बैटरी 90% तक चार्ज हो जाती है। और शेष बैटरी का 10% कुल समय का लगभग 40% चार्ज होता है।

अच्छी बैटरी लाइफ 500 से 1200 साइकिल है। वास्तविक उम्र बढ़ने की प्रक्रिया से समाई में धीरे-धीरे कमी आती है। जब कोई सेल एक निश्चित जीवन तक पहुँच जाता है, तो यह अचानक काम करना बंद नहीं करता है, इस प्रक्रिया को समय के साथ बढ़ाया जाता है, बैटरी बदलने के लिए समय पर तैयारी करने के लिए इसकी निगरानी की जानी चाहिए।