ব্যাটারি ওয়ার্ল্ড - পার্ট 1

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির নকশা তৈরি করার জন্য রসায়নে 2019 সালের নোবেল পুরস্কার দেওয়া হয়েছিল। নোবেল কমিটির অন্য কিছু রায়ের মতন, এটা অবাক করেনি - একেবারে বিপরীত। লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি পাওয়ার স্মার্টফোন, ল্যাপটপ, পোর্টেবল পাওয়ার টুল এবং এমনকি বৈদ্যুতিক গাড়ি। তিনজন বিজ্ঞানী, জন গুডেনাফ, স্ট্যানলি হুইটিংহাম এবং আকিরা ইয়োশিনো, ডিপ্লোমা, স্বর্ণপদক এবং বিতরণের জন্য 9 মিলিয়ন SEK প্রাপ্যভাবে পেয়েছেন। 

আপনি আমাদের রসায়ন চক্রের পূর্ববর্তী সংখ্যায় পুরষ্কারের যৌক্তিকতা সম্পর্কে আরও পড়তে পারেন - এবং নিবন্ধটি নিজেই কোষ এবং ব্যাটারির সমস্যাটির আরও বিশদ উপস্থাপনার ঘোষণার সাথে শেষ হয়েছে। আপনার প্রতিশ্রুতি রাখার সময় এসেছে।

প্রথমত, নামকরণের ভুলের একটি সংক্ষিপ্ত ব্যাখ্যা।

লিংক এটি একমাত্র সার্কিট যা ভোল্টেজ তৈরি করে।

ব্যাটারি সঠিকভাবে সংযুক্ত কোষ নিয়ে গঠিত। লক্ষ্য হল ভোল্টেজ, ক্যাপাসিট্যান্স (যে শক্তি সিস্টেম থেকে টানা যায়), বা উভয়ই বাড়ানো।

ব্যাটারি এটি এমন একটি সেল বা ব্যাটারি যা শেষ হয়ে গেলে রিচার্জ করা যায়। প্রতিটি চিপের এই বৈশিষ্ট্যগুলি নেই - অনেকগুলি নিষ্পত্তিযোগ্য। প্রাত্যহিক বক্তৃতায়, প্রথম দুটি শব্দ প্রায়শই পরস্পর পরিবর্তনযোগ্যভাবে ব্যবহার করা হয় (এটি নিবন্ধেও হবে), তবে একজনকে অবশ্যই তাদের মধ্যে পার্থক্য সম্পর্কে সচেতন হতে হবে (1)।

1. কোষ নিয়ে গঠিত ব্যাটারি।

গত কয়েক দশক ধরে ব্যাটারি আবিষ্কৃত হয়নি, তাদের অনেক দীর্ঘ ইতিহাস রয়েছে। আপনি ইতিমধ্যে অভিজ্ঞতা সম্পর্কে শুনে থাকতে পারে গ্যালভানিগো i ভোল্ট XNUMX তম এবং XNUMX তম শতাব্দীর পালাক্রমে, যা পদার্থবিদ্যা এবং রসায়নে বৈদ্যুতিক প্রবাহের ব্যবহার শুরু করে। যাইহোক, ব্যাটারির ইতিহাস আরও আগে শুরু হয়েছিল। অনেক দিন আগের কথা …

... দীর্ঘ সময় বাগদাদে

1936 সালে একজন জার্মান প্রত্নতত্ত্ববিদ উইলহেম কোয়েনিগ বাগদাদের কাছে একটি মাটির পাত্র পাওয়া গেছে যা খ্রিস্টপূর্ব ৩য় শতকের।

যাইহোক, জাহাজের বিষয়বস্তু রহস্যজনক ছিল: তামার পাত, একটি লোহার রড, এবং প্রাকৃতিক রজন অবশিষ্টাংশ. কোয়েনিগ বাগদাদের অ্যালি অফ জুয়েলার্স পরিদর্শনের কথা মনে না করা পর্যন্ত নিদর্শনটির উদ্দেশ্য নিয়ে বিভ্রান্ত ছিলেন। অনুরূপ নকশা স্থানীয় কারিগররা মূল্যবান ধাতু দিয়ে তামা পণ্য আবরণ ব্যবহার করতেন। এটি একটি প্রাচীন ব্যাটারি ছিল এই ধারণাটি অন্যান্য প্রত্নতাত্ত্বিকদের বিশ্বাস করতে পারেনি যে সেই সময়ে বিদ্যুতের কোনো প্রমাণ বেঁচে ছিল না।

তাহলে (এটিকেই বলা হয়েছিল) এটি কি বাস্তব জিনিস নাকি 1001 রাতের রূপকথার গল্প? পরীক্ষা সিদ্ধান্ত নিতে দিন।

আপনার প্রয়োজন হবে: তামার প্লেট, লোহার পেরেক এবং ভিনেগার (উল্লেখ্য যে এই সমস্ত উপকরণ প্রাচীনকালে পরিচিত এবং ব্যাপকভাবে উপলব্ধ ছিল)। পাত্রটি সিল করার জন্য রজন প্রতিস্থাপন করুন এবং নিরোধক হিসাবে এটি প্লাস্টিকিন দিয়ে প্রতিস্থাপন করুন।

একটি বীকার বা ফ্লাস্কে পরীক্ষাটি করুন, যদিও মাটির দানি ব্যবহার করলে পরীক্ষাটি একটি খাঁটি স্বাদ পাবে। স্যান্ডপেপার ব্যবহার করে, ফলক থেকে ধাতব পৃষ্ঠগুলি পরিষ্কার করুন এবং তাদের সাথে তারগুলি সংযুক্ত করুন।

তামার প্লেটটি একটি রোলে রোল করুন এবং পাত্রে রাখুন এবং রোলের মধ্যে পেরেকটি ঢোকান। প্লাস্টিকিন ব্যবহার করে, প্লেট এবং পেরেক ঠিক করুন যাতে তারা একে অপরকে স্পর্শ না করে (2)। পাত্রে ভিনেগার (প্রায় 5% দ্রবণ) ঢেলে দিন এবং একটি মাল্টিমিটার ব্যবহার করে তামার প্লেট এবং লোহার পেরেকের সাথে সংযুক্ত তারের প্রান্তের মধ্যে ভোল্টেজ পরিমাপ করুন। ডিসি কারেন্ট পরিমাপ করার জন্য যন্ত্রটি সেট করুন। মেরুগুলির মধ্যে কোনটি "প্লাস" এবং কোনটি ভোল্টেজ উত্সের "বিয়োগ"?

2. বাগদাদ থেকে ব্যাটারির একটি আধুনিক অনুলিপির স্কেচ।

মিটার 0,5-0,7 V দেখায়, তাই বাগদাদের ব্যাটারি কাজ করছে! দয়া করে মনে রাখবেন যে সিস্টেমের ধনাত্মক মেরু হল তামা, এবং ঋণাত্মক মেরু হল লোহা (মিটারটি টার্মিনালের সাথে তারের সংযোগের জন্য শুধুমাত্র একটি বিকল্পে একটি ইতিবাচক ভোল্টেজের মান দেখায়)। দরকারী কাজের জন্য নির্মিত কপি থেকে বিদ্যুৎ পাওয়া সম্ভব? হ্যাঁ, তবে আরও কিছু মডেল তৈরি করুন এবং ভোল্টেজ বাড়ানোর জন্য সেগুলিকে সিরিজে সংযুক্ত করুন। LED এর জন্য প্রায় 3 ভোল্টের প্রয়োজন - আপনি যদি আপনার ব্যাটারি থেকে এতটুকু পান তবে LED আলোকিত হবে।

বাগদাদের ব্যাটারিটি ছোট আকারের সরঞ্জামগুলি পাওয়ার ক্ষমতার জন্য বারবার পরীক্ষা করা হয়েছিল। অনুরূপ পরীক্ষা বেশ কয়েক বছর আগে মিথবাস্টারস কাল্ট প্রোগ্রামের লেখকদের দ্বারা করা হয়েছিল। মিথবাস্টার (আপনি কি এখনও অ্যাডাম এবং জেমিকে মনে রাখবেন?) এছাড়াও এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছেন যে কাঠামোটি একটি প্রাচীন ব্যাটারি হিসাবে কাজ করতে পারে।

তাহলে কি বিদ্যুতের সাথে মানবতার দুঃসাহসিক কাজ শুরু হয়েছিল 2 বছর আগে? হ্যা এবং না. হ্যাঁ, কারণ তখনও পাওয়ার সাপ্লাই ডিজাইন করা সম্ভব ছিল। না, কারণ উদ্ভাবনটি ব্যাপক হয়ে ওঠেনি - তখন এবং পরবর্তী বহু শতাব্দী ধরে কারোরই প্রয়োজন ছিল না।

সংযোগ? ইহা সাধারণ!

ধাতব প্লেট বা তার, অ্যালুমিনিয়াম, লোহা ইত্যাদির পৃষ্ঠগুলি পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে পরিষ্কার করুন। একটি রসালো ফলের মধ্যে দুটি ভিন্ন ধাতুর নমুনা ঢোকান (যা বিদ্যুৎ প্রবাহকে সহজ করবে) যাতে তারা একে অপরকে স্পর্শ না করে। ফল থেকে আটকে থাকা তারের প্রান্তে মাল্টিমিটার ক্ল্যাম্পগুলি সংযুক্ত করুন এবং তাদের মধ্যে ভোল্টেজ পড়ুন। ব্যবহৃত ধাতুর ধরন (পাশাপাশি ফল) পরিবর্তন করুন এবং চেষ্টা চালিয়ে যান (3)।

3. ফল কোষ (অ্যালুমিনিয়াম এবং তামা ইলেক্ট্রোড)।

সব ক্ষেত্রেই লিঙ্ক তৈরি করা হয়েছে। পরিমাপ করা ভোল্টেজের মানগুলি পরীক্ষার জন্য নেওয়া ধাতু এবং ফলের উপর নির্ভর করে পৃথক হয়। একটি ব্যাটারিতে ফলের কোষগুলিকে একত্রিত করা আপনাকে ছোট ইলেকট্রনিক সরঞ্জামগুলিকে পাওয়ার জন্য এটি ব্যবহার করার অনুমতি দেবে (এই ক্ষেত্রে, এটির জন্য অল্প পরিমাণ কারেন্ট প্রয়োজন, যা আপনি আপনার নকশা থেকে পেতে পারেন)।

তারের প্রান্তগুলি চরম ফলগুলির থেকে আটকে থাকা তারগুলির সাথে সংযুক্ত করুন এবং এগুলি, ঘুরে, LED এর প্রান্তগুলির সাথে সংযুক্ত করুন৷ আপনি ডায়োডের সংশ্লিষ্ট "টার্মিনাল" এর সাথে ব্যাটারির খুঁটি সংযুক্ত করার সাথে সাথে এবং ভোল্টেজ একটি নির্দিষ্ট থ্রেশহোল্ড অতিক্রম করে, ডায়োডটি আলোকিত হবে (বিভিন্ন রঙের ডায়োডগুলির একটি আলাদা প্রাথমিক ভোল্টেজ থাকে, তবে প্রায় 3 ভোল্ট যথেষ্ট হওয়া উচিত। )

একটি সমান আকর্ষণীয় শক্তির উত্স একটি ইলেকট্রনিক ঘড়ি - এটি একটি দীর্ঘ সময়ের জন্য একটি "ফলের ব্যাটারি" এ কাজ করতে পারে (যদিও ঘড়ির মডেলের উপর অনেক কিছু নির্ভর করে)।

শাকসবজি কোনভাবেই ফলের থেকে নিকৃষ্ট নয় এবং আপনাকে সেগুলি থেকে একটি ব্যাটারি তৈরি করতে দেয়। কারণ? কয়েকটি আচার এবং যথাযথ পরিমাণে তামা এবং অ্যালুমিনিয়ামের শীট বা তার নিন (আপনি এগুলিকে স্টিলের পেরেক দিয়ে প্রতিস্থাপন করতে পারেন, তবে আপনি একটি লিঙ্ক থেকে কম ভোল্টেজ পাবেন)। একটি ব্যাটারি অ্যাসেম্বল করুন এবং আপনি যখন মিউজিক বক্স থেকে ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট পাওয়ার জন্য এটি ব্যবহার করবেন, তখন শসা গায়ক গাইবে!

কেন শসা? কনস্ট্যান্টিন ইলডেফনস গালচিনস্কি যুক্তি দিয়েছিলেন যে: "যদি শসা গান না করে এবং যে কোনও সময়, সে সম্ভবত স্বর্গের ইচ্ছায় দেখতে পাবে না।" দেখা যাচ্ছে যে একজন রসায়নবিদ এমন কিছু করতে পারেন যা এমনকি কবিরাও স্বপ্নে দেখেনি।

বিভাকভ ব্যাটারি

জরুরী পরিস্থিতিতে, আপনি নিজেই একটি ব্যাটারি ডিজাইন করতে পারেন এবং LED পাওয়ার জন্য এটি ব্যবহার করতে পারেন। সত্য, আলো ম্লান হবে, তবে এটি কোনটির চেয়ে ভাল নয়।

কি লাগবে? একটি ডায়োড, অবশ্যই, এবং উপরন্তু, একটি আইস কিউব ছাঁচ, তামার তার, এবং ইস্পাতের পেরেক বা স্ক্রু (বিদ্যুতের প্রবাহের সুবিধার্থে ধাতুগুলির পৃষ্ঠগুলি পরিষ্কার করা উচিত)। তারটিকে টুকরো টুকরো করে কেটে নিন এবং স্ক্রু বা পেরেকের মাথাটি টুকরোটির এক প্রান্ত দিয়ে মুড়ে দিন। এইভাবে বেশ কয়েকটি স্টিল-কপার লেআউট তৈরি করুন (8-10 যথেষ্ট হওয়া উচিত)।

ছাঁচের রিসেসেসগুলিতে আর্দ্র মাটি ঢালা (আপনি অতিরিক্ত লবণ জল ঢালা করতে পারেন, যা বৈদ্যুতিক প্রতিরোধকে হ্রাস করবে)। এখন গহ্বরে আপনার কাঠামো ঢোকান: স্ক্রু বা পেরেকটি একটি গর্তে এবং তামার তারটি অন্যটিতে যেতে হবে। পরেরগুলি রাখুন যাতে তামার সাথে একই গহ্বরে ইস্পাত থাকে (ধাতু একে অপরের সংস্পর্শে আসতে পারে না)। সম্পূর্ণ একটি সিরিজ গঠন করে: ইস্পাত-তামা-ইস্পাত-তামা ইত্যাদি। উপাদানগুলিকে এমনভাবে সাজান যাতে প্রথম এবং শেষ গহ্বরগুলি (একমাত্র ধাতু রয়েছে) একে অপরের পাশে থাকে।

এখানে ক্লাইম্যাক্স আসে।

ডায়োডের একটি পা সারির প্রথম অবকাশে এবং অন্য পাটি শেষটিতে প্রবেশ করান। এটা কি চকচকে?

যদি তাই হয়, অভিনন্দন (4)! যদি না হয়, ত্রুটির জন্য দেখুন. একটি LED ডায়োড, একটি প্রচলিত লাইট বাল্বের বিপরীতে, অবশ্যই একটি পোলারিটি সংযোগ থাকতে হবে (আপনি কি জানেন কোন ধাতুটি "প্লাস" এবং কোনটি ব্যাটারির "মাইনাস"?) মাটির বিপরীত দিকে পা ঢোকাতে যথেষ্ট। ব্যর্থতার অন্যান্য কারণগুলি হল খুব কম ভোল্টেজ (সর্বনিম্ন 3 ভোল্ট), ওপেন সার্কিট বা এতে শর্ট সার্কিট।

4. "আর্থ ব্যাটারি" চালু আছে।

প্রথম ক্ষেত্রে, উপাদানের সংখ্যা বাড়ান। দ্বিতীয়টিতে, ধাতুগুলির মধ্যে সংযোগ পরীক্ষা করুন (এছাড়াও তাদের চারপাশে স্থলটি সিল করুন)। তৃতীয় ক্ষেত্রে, নিশ্চিত করুন যে তামা এবং ইস্পাতের প্রান্তগুলি ভূগর্ভে একে অপরকে স্পর্শ না করে এবং আপনি যে মাটি বা মর্টার দিয়ে এটি ভিজিয়েছেন তা পার্শ্ববর্তী গর্তগুলিকে সংযুক্ত করে না।

"আর্থ ব্যাটারি" নিয়ে পরীক্ষাটি আকর্ষণীয় এবং প্রমাণ করে যে প্রায় কিছুই থেকে বিদ্যুৎ পাওয়া যায় না। এমনকি যদি আপনাকে একটি নির্মিত কাঠামো ব্যবহার করতে না হয়, আপনি সর্বদা আপনার ম্যাকগাইভার-এর মতো দক্ষতা (সম্ভবত শুধুমাত্র সিনিয়র টেকনিশিয়ানরা মনে রাখবেন) বা বেঁচে থাকার মাস্টার দিয়ে অবকাশ যাপনকারীদের প্রভাবিত করতে পারেন।

কোষ কিভাবে কাজ করে?

একটি পরিবাহী দ্রবণে (ইলেক্ট্রোলাইট) নিমজ্জিত একটি ধাতু (ইলেক্ট্রোড) এটি থেকে চার্জ করা হয়। ন্যূনতম পরিমাণ ক্যাশন দ্রবণে যায়, যখন ইলেকট্রন ধাতুতে থাকে। দ্রবণে কতগুলি আয়ন রয়েছে এবং ধাতুতে কতগুলি অতিরিক্ত ইলেকট্রন রয়েছে তা ধাতুর ধরণ, দ্রবণ, তাপমাত্রা এবং অন্যান্য অনেক কারণের উপর নির্ভর করে। যদি দুটি ভিন্ন ধাতু একটি ইলেক্ট্রোলাইটে নিমজ্জিত হয়, তবে ইলেকট্রনের ভিন্ন সংখ্যার কারণে তাদের মধ্যে একটি ভোল্টেজ তৈরি হবে। একটি তারের সাথে ইলেক্ট্রোডগুলিকে সংযুক্ত করার সময়, একটি ধাতু থেকে ইলেকট্রনগুলি একটি বৃহৎ সংখ্যক (নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড, অর্থাৎ সেল অ্যানোড) একটি ছোট সংখ্যক (ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড - ক্যাথোড) সহ একটি ধাতুতে প্রবাহিত হতে শুরু করবে। অবশ্যই, কোষের ক্রিয়াকলাপের সময়, একটি ভারসাম্য বজায় রাখতে হবে: অ্যানোড থেকে ধাতব ক্যাটেশনগুলি দ্রবণে যায় এবং ক্যাথোডে সরবরাহ করা ইলেকট্রনগুলি পার্শ্ববর্তী আয়নগুলির সাথে বিক্রিয়া করে। পুরো সার্কিটটি একটি ইলেক্ট্রোলাইট দ্বারা বন্ধ করা হয় যা আয়ন পরিবহন সরবরাহ করে। একটি পরিবাহীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত ইলেকট্রনের শক্তি দরকারী কাজের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।