"බැටරි" හි සංශෝධන අතර වෙනස්කම්

මුල් කාලීනව යම් බැටරි ආකාරයක් භාවිතා කරන්නට ඇති වුව ද නූතන බැටරියේ වැඩි දියුණුව ඇරඹුනේ ඉතාලි ජාතික භෞතික විද්‍යාඥ ඇලෙක්සැන්ඩ්‍රෝ වෝල්ටා විසින් 1800 දී වෝල්ටීය පුංජය සොයා ගැනී‍මත් සමගය. ඉන්පසු බැටරිය ප්‍රවාහනය(එහා මෙහා ගෙනයාම)පහසු වීම නිසාත් එමඟින් කරගත හැකි කාර්යන් බහුල වීම නිසාත් ජනප්‍රියත්වයට පත් විය. බැටරිය පුළුල්ව භාවිතයත් සමග පරිසර පිළිබඳ මහත් අවධානයක් දැක්වීමට සිදුවිය. බැටරියේ අඩංගු බැර ලෝහ මඟින් සිදුවන පරිසර දූෂණය මීට හේතු විය. බොහෝ පිළිසැකසුම් සමාගම් ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කිරීම මඟින් අපද්‍රව්‍ය බැහැර කිරීමේදී පොළවට යටවන බැටරි ප්‍රමාණය අවම කර ගැනේ.

 

 

 

කෝශයක්(Battery) යනු,ව්ද්යු ත් ශක්තිය ලබාදිය හැකි උපකරණයකි.කෝශයක් හෙවත් බැටරියක් සෑදි ඇත්තේ කුඩා කොටස්(Cells) එකක් හෝ කිහිපයක් එකතු වීමෙනි.මෙහිදී පිටතට ලබාදෙන විද්යුිත් ශක්තිය ජනනය කරනු ලබන්නේ කෝශය මගිනි.කෝශයේ පවතින රසායනික,යාන්ත්රිුක,න්යයශ්ටික හෝ වෙනත් ශක්තියක් එහිදී විද්යුයත් ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වෙයි.

අද භාවිතයේ පවතින බොහෝ බැටරි වල සිදු වනුයේ රසායනික ශක්තිය, විද්යුයත් ශක්තිය බවට පත් වීමයි.

සූර්යය කෝශ සූර්ය් ශක්තිය මගින් විදුලිය නිපදවයි.න්ය්ෂ්ටික කෝශ න්යයශ්ටික ශක්තියද,මෙතනෝල්/එතනෝල් සහිත කෝශ ඒවායේ පවතින රසායනික ශක්තියද විද්යුදත් ශක්තිය බවට පරිණාමනය කරයි.

 

අද සමාජයේ භහුල වශයෙන් භාවිතා කරන මෙම බැටරිය මුලින්ම සොයාගනු ලැබුයේ ඉතාලි ජාතික,කොමෝ විශ්වවිශ්යාැලයේ මහාචාර්යල ඇලෙක්සැන්ඩ්රා වෝල්ටා විසිනි.

ඉතාලි ජාතික ලුගී ගැල්වානි 1791දී, දිනක් ගෙම්බෙකු විච්චේදනය කරමින් සිටින විට ගෙඹි කකුලෙ එක් පසක ස්නායු තන්තුවක් තඹ කම්බියකට සවිකර,අනෙක් කෙලවර විච්චෙදන පිහියේ සවිකර පිහිය මගින් ගෙඹි කකුලෙ ඇඟිලි ස්පර්ශ කරන විට කකුල මදක් ගැස්සෙන බව නිරික්ශණය කරන ලදී.

ඇලෙක්සැන්ඩ්රා් වෝල්ටා ලුණු(NaCl(aq)) පෙඟවූ කඩදාසි දෙපසට Zn සහ Cu තහඩු තබා තනි කොශයක් සාදා එවැනි කෝශ ගනනාවක් සමාන්තරගතව සවිකර බැටරියක් නිපදවූයේය.මෙය වෝල්ටා පුංජය ලෙස හදුන්වයි.

 

බැටරි වර්ගීකරණය කිරිම ආකාර කීපයකටම සිදුකළ හැකිය.ප්රරදාන වශයෙන් ප්රාZථමික සහ ද්විතීක කෝශ ලෙස කොටස් දෙකකට බෙදයි.

ඊට අමතරව,

යන කරුණු මත පදනම්වද බැටරි ඛාණ්ඩ වලට වෙන් කළ හැකිය.

ප්රාථමික බැටරි යනු එක් වරක් පමණක් භාවිතා කළ හැකි බැටරිය.මෙම බැටරි නැවත ආරෝපණය කළ නොහැකිය.මක්නිසාදයත්,මෙම බැටරි වල සිදුවන රසායනික ප්රපතික්රිැයාව ප්රතත්යාෙවර්ත නොවීමයි.නමුත් විශාල ශක්තියක් වැය කර ආරෝපණ ප්රපතික්රිැයාව සිදුකළ හැකිය.නමුත් එය ආර්ථික අතින් අවාසිදායක ක්රිශයාවලියකි.

මෙම බැටරි බොහෝවිට ජන්ගම උපකරණ වලට යොදාගනියි.නමුත් එකවර විශාල ධාරාවක් ලබාගන්න උපකරණ වලට මෙම බැටරි යොදාගැනීම අපහසුය.

 

 

ද්විතික බැටරි යනු එක් වරකට වඩා භාවිතා කළහැකි බැටරිය.මෙම බැටරි වර්ගය වර්ථමානයේ ඉතා සිග්රtයෙන් දියුණු වෙමින් පවතින වර්ගයකි.

මෙහි පැරණිතම බැටරියකට දිය හැකි උදාහරණයක් වණුයේ ඊයම්-අම්ල කෝශයයි.දැනට භහුලව භාවිතාවන මෙම ඛාණ්ඩයට අයත් බැටරිය වනුයේ LI¬¬¬+ බැටරියයි.Ni-Cd,Ni-MH යන බැටරි වර්ග තවමත් දියුණු වෙමින් පවතියි.

නොයෙක් ප්ර්මාණවල බැටරි වෙලදපොලෙ ලබා ගැනීමට හැකිය.මෙම බැටරි වල ප්රෙමාණයන් නියමිත සම්මතයකට අනුව සකසා ඇත. කුමන සමාගමකින් නිපද වුවද මෙම සම්මතයන්ට අනුව බැටරි නිපද විය යුතුය.නමුත් විවිද සමාගම් අනුව බැටරි වල කල්පැවැත්ම,වෝල්ටීයතාවය ආදී කරුණු වෙනස් විය හැකිය.

සම්මත ප්රමමාණ කීපයක් පහත දැක්වෙයි.

 

ද්විතීක බැටරි නැවත ආරොපණය කළ හැකිය,මෙසේ ආරෝපණය කිරීමෙදී සිදුවනුයේ කෝශයේ ආරෝපණ ක්රිියාවලියයි.එනම් මෙහිදී සිදුවන කෝශ ප්රවතික්රිeයාව ප්රුත්යාරවර්ත වෙයි.

බැටරියේ පවත්හින වියෝජනය වූ රසායනික භාහිර විද්යුයත් ශක්තිය ලබාගෙන නැවත මුල් ආකාරයට සැකසෙයි.

 

ශක්ති ඝනත්වය යනු යම් බැටරියක ඒකක ස්කන්ධයක පවතින විද්යුතත් ශක්තියයි.මෙය JKg-1 හෝ WhKg-1වලින් මනිනු ලබයි.

විශිෂ්ට ශක්තිය = බැටරියේ මුලු ශක්තිය/ බැටරියේ පරිමාව

ජංගම උපකරණ වැනි කුඩා,සැහැල්ලු උපකරණ නිපදවන විට මෙම සාධකය ගැන අවධානය යොමු කිරීම වැදගත් වෙයි.

 

බැටරියක ශක්ති ඝනත්වය යනු එම බැටරියෙ ඒකක පරිමාවක ඇතුළත්ව ඇති ශක්ත්යයි.ශක්ති ඝනත්වය වැඩි බැටරි යනු කුඩා සහ වැඩි ශක්තියක් පවතින බැටරි වෙයි.

ශක්ති ඝනත්වය = බැටරියේ මුලු ශක්තිය/ බැටරියේ මුලු ස්කන්ධය

මෙම ගුණාංගය Jm-3 හෝ Whl-1වලින් මනිනු ලබයි.

 

බැටරියක් යනු එහි පවතින රසායනික ශක්තිය කෙලින්ම විද්යු.ත් ශක්තිය බවට පත් කරන උපකරණයකි.කෝශ කීපයක් එකතු වීමෙන් බැටරියක් සෑදෙයි.කෝශයක අර්ධ කෝශ දෙකකි.එක් අර්ධ කෝශයක ඉලෙට්රෝ ඩයක් සහ විද්යුයත් විච්චේද්යoයක් පවතියි.මෙහි පවතින ඉලෙට්රෝ්ඩයක් යනු ලෝහ තහඩුවකි.විද්යුතත් විච්චෙද්යයය යනු අයණික ද්රාකවණයකි.

මෙවැනි කෝශයක ඇති ඉලෙට්රෝිඩ ෆැරඩේගේ සම්මතයට අනුව නම් කරයි.ඒ අනුව,ඔක්සිකරනය වන හෙවත් ඉලෙට්රෝින පිටවන ඉලෙට්රෝ්ඩය ඇනෝඩය ලෙසද,ඔක්සිහරණය වන ඉලෙට්රෝිඩය හෙවත් ඉලෙට්රෝින ලබාගන්නා ඉලෙට්රෝෙඩය කැ‍තෝඩය ලෙසද හදුන්වයි.

මේ අනුව මෙවැනි කෝශයක ඇනොඩය යනු (-) අග්ර්ය වන අතර කැතොඩය යනු (+) අග්රනය වෙයි.

මේනිසා Zn ඉලෙක්ට්රෝඩඩය Cu ඉලෙක්ට්රෝුඩයට වඩා සිඝ්ර යෙන් ඉලෙක්ට්රෝන පිට කරයි.ඒ නිසා Zn ඉලෙක්ට්රොuඩය අසල ඉලෙක්ට්රෝඩන පීඩනය, Cu ඉලෙක්ට්රෝොඩය අසලට වඩා වැඩිවෙයි.මෙම ඉලෙක්ට්රෝලන පීඩන වෙනස නිසා Cu තහඩුවේ සිට Zn තහඩුවට ධාරාවක් ගලයි.

Zn ඉලෙක්ට්රෝයඩයේ සහිත අර්ධ කෝශයේ සිදුවන ප්රසතික්රියයාව.

Cu ඉලෙක්ට්රෝnඩයේ සහිත අර්ධ කෝශයේ සිදුවන ප්රZතික්රියයාව.

සමස්ථ කෝශ ප්රටතික්රියයාව.

ෆැරඩේ ගේ නියම වලට අනුව සමස්ථ කෝශයේ විද්යු2ත් ගාමක බලය.

= +0.34 – (-0.76) = +1.10

 

මෙය ප්රා්ථමික බැටරි විශේයකි.මෙම බැටරිය Zn සහ MnO2 රසායනික මගින් විද්යුරත් ශක්තිය උත්පාදනය කරයි.මෙහි නැවත ආරෝපනය කළහැකි වර්ගයක්ද පවතියි.

සින්ක්-කාබන් සහ සින්ක්-ක්ලෝරයිඩ් බැටරි සමග සසඳන කළ මෙම වර්ගයේ වැඩි ශක්ති ඝණත්වයක් පවතියි.

2MnO2(s) + H2O(l) + 2e− → Mn2O3(s) + 2OH−(aq) [e° = +0.15 V]

 

මේ අනුව සාමාන්යක ඇල්කලයින් බැටරියක විද්යු2ත් ගාමක බලය 1.5V පමණ වන බව පෙනීයයි. මෙම බැටරි විවිධ ප්රරමාණ වලින් ඇති නිසා එම ප්රිමාණ අනුව ලබාගත හැකි උපරිම ධාරාව තීරණය වෙයි.සාමාන්යරයයෙන් AA බැටරියකින් 700mA පමණ ධාරාවක් ලබාගත හැකිය.

AAA, AA, C, sub-C, D යන සම්මත ප්රයමාණ වලින් මෙම බැටරි නිපදවයි.

මෙය ලෙඩ්-අම්ල ඇකියුමිලෙටරය,ලෙඩ්-ඇසිඩ් බැටරිය යන නම් වලින්ද හඳුන්වයි.මෙය මුලින්ම සොයාගත් ද්විතික කෝශයයි.මෙය කිහිප වරක් නැවත ආරෝපණය කල හැකිය.

යම් හෙයකින් නැවත ආරොපණය කිරිමෙදී වැඩිපුර ආරෝපණයක් සිදුවුවහොත් O2 සහ H2 සෑදී කෝශය විනාශ වෙයි.

 

මෙම බැටරි විශේෂය වර්ථමානයේ භහුලව භාවිතා වෙමින් පවතියි.ජංගම උපාංග,වෛද්යව උපකරණ වල, කුඩා ඉලෙක්ට්රොmනික උපාංග(Strip Watch,MP3/4 player, BIOS memory)Electric මෝටර් රථ වල සහ නවීන චන්ද්රි,කාවල මෙම බැටරි භාවිතා වෙයි.

වෙනත් බැටරි වර්ග වලට සාපේක්ශව මෙම බැටරි වල සිදුවන රසායනික ක්රිසයාවලිය සංකීර්ණය.

මෙහි ඇනෝඩය ලෙස කාබන් C වල එක් ස්වරූපයක් වන Graphite භාවිතා කරයි.කැතොඩය ලෙස ලෝහ වර්ග කීපයක ඔක්සයිඩ භාවිතා කරයි.

විද්යුtත්විචේද්යxය ලෙස ද රසායනික මිශ්රරන කීපයක් භාවිතා කරයි.නමුත් මෙම රසායනික ජලීය ඒවා (aqueous)නොවෙයි.මක්නිසාදයත්, Li යනු ජලය සමග ප්රිතික්රි0යා කරන ලෝහයකි.එමනිසා කාබනික ද්රා වකයක දියකරන ලද Li යොදා ගනියි.මෙම කාබනික ද්රායවක වර්ග තුනකි.

මෙම ද්රාlවක වල දිය කරනු ලබන Li ලවණ වර්ග කිහිපයකි.

බැටරිය නිපදවීමේදී යොදාගන්නා ඉලෙක්ට්රොOඩ,විද්යුයත්විච්චේද්යිය අනුව බැටරියේ කොශ වෝල්ටීයතවය,ශක්ති ඝනත්වය,ආරෝපණය කළහැකි වාර ගනන යනාදිය තීරණය වෙයි.

බැටරිය නිපදවීමේදී යොදාගන්නා ඉලෙක්ට්රොOඩ අනුව කෝශ වෝල්ටීටතාවය,විශිෂ්ට ධාරිතාවය සහ විශිෂ්ට ශක්තිය වෙනස් වීම.

මෙම බැටරි ඇල්කලයින් බැටරි වලට කදිම ආදේශකයකි.මෙම බැටරි වල සාමාන්යර කෝශ වෝල්ටීයතාවය 1.2V පමණ වෙයි.මෙම බැටරි Sealed සහ Vented යන වර්ග දෙකකින් පවතියි.Sealed බැටරි භහුලව භාවිතාකරයි.කුගා සෙල්ලම් උපාංග,විදුලි පන්දම්,Emergency light system යනාදියට කුඩා බැටරි භාවිතා කරයි.

මෙම බැටරි ආරෝපණය කිරීමට අධික ධාරාවක් සහ අධික කාලයක් අවශ්යග වෙයි.Ni-Cd බැටරියේ කැතොඩය(3) nickel(III) oxide-hydroxide වලින්ද,ඇනෝඩය(4) කැඩ්මියම් වලින්ද,විද්යු)ත්විච්චේද්යI potassium hydroxide(KOH)(2) ද වෙයි. මෙහි විද්යුයත්විච්චේද්යි සහ ඇනෝඩය,කැතොඩය එකම ආවරණයකින් වෙන් කරයි. සියල්ල ලෝහ ආවරණයකින් ආවරණයකර ඇත.(1)

 

ආරෝපණ සහ විසර්ජණ ක්රිැයාවලියේදී සිදුවන රසායනික ප්ර තික්රි්යාවන්.

 

 

මෙය බොහෝ දුරට Ni-Cd බැටරියට සමානය.මෙහිදීද කැතොඩය ලෙස nickel oxyhydroxide (NiOOH) යොදාගනියි.නමුත් ඇනෝඩය ලෙස මෙහිදී යොදාගනු ලබන්නේ H+ අවශෝෂනය කළහැකි මිශ්ර් ලෝහයකි.මෙයද නැවත ආරොපණය කළහැකි ද්විතික බැටරියකි.Ni-Cd බැටරියකමෙන් තුන් ගුණයක පමණ ධාරිතාවයක් මෙම බැටරි වල පවතියි. AA-Size බැටරියක 1100mAh - 3100mAh පමණ ධාරිතාවක්ද,කෝෂ වෝල්ටීයතාවය 1.2V ද පමණ වෙයි.සාමාන්යක ශක්ති ඝනත්වය ලිතියම් අයන බැටරියකට සමානය.

ඉහත දැක්වෙන ප්රයතික්රිෝයා විසර්ජනය වීමේදී සිදු වෙයි.ප්ර තික්රිoයාව ප්රFත්යාාවර්ථ නිසා ආරෝපණය වීමෙදී මෙයම අනෙක් දිශාවට සිදු වෙයි.

 

මෙම බැටරි ප්රGථමික කෝශ විශේෂයකි.නැවත ආරෝපණය කළ නොහැකිය.මෙහි විෂිශ්ට ශක්තිය ඉහළ අගයකි.එනිසා මෙය සැහැල්ලු විදුලි උපාංග සඳහා භාවිතා කරයි.මිල අධික Strap watch වලට භාවිතා කරයි.තවද,Mark 37 ටොර්පිඩෝව, Alfa class සබ්මැරීන වල මෙම බැටරිය සහිත.

 

 

මෙම බැටරි බොහෝ කුඩා උපකරණ වල දැකිය හැකිය.වෛද්යස උපකරණ,සෙල්ලම් උපාංග සහ නොයෙක් තාක්ශනික උපකරණ වල දැකිය හැකිය.

මෙම බැටරි වලටම විශේශ රසායනික ක්රිකයාවලියක් නොමැත.මෙම බැටරි සිල්වර්-ඔක්සයිඩ්,ලිතියම්,ඇල්කලයින් වැනි බැටරිම වේ.

සියලුම බැටරි වර්ගවල සිදුවනුයේ රසායනික ක්රිවයාවලියකි.මෙම රසායනික ක්රිුයාවලිය නිම වීමෙන් පසුව එම බැටරිය නිසි අයුරින් ඉවත දැමිය යුතුය.මක්නිසාදයත්,බැටරි වල පවතින රසායනික පරිසරයට සහ සත්ත්වයන්ට අහිතකර බැවිනි.