विद्युत घट / बॅटरी

आधुनिक उपकरणाचा प्राण बनलेला ऊर्जास्रोत म्हणजे बॅटरी किंवा सेल. समानार्थी नसलेलेहे दोन शब्द आपण इतक्या सर्रासपणे एकाच वस्तूकरिता वापरतो, की आता ते वेगळे काढणे मुश्कील आहे. त्याचे मराठी रूपांतर विद्युत घट असे आहे. एक घट म्हणजे सेल आणि अनेक घटांचा संच म्हणजे बॅटरी.

विविध प्रकारचे विद्युत घट (cell)

१७४८ मध्ये बेन्जामिन फ्रँकलीनने लष्करी संज्ञेतून हा शब्द उचलला. एकाच वेळी चालणाऱ्या शस्त्रांना तिथे बॅटरी म्हणायची पद्धत होती. फ्रँकलीनने एकाच वेळी जोडलेल्या घटांच्या संचाला बॅटरी म्हणून हा शब्द रूढ केला. विद्युत घटसंच (Battery) म्हणजे रासायनिक ऊर्जेचे विद्युत ऊर्जेमध्ये रूपांतर करणारे एक किंवा अनेक  विद्युत घट (Cell). प्रत्येक घटामध्ये एक घन भार (+ve) असलेली दांडी (cathode) आणि एक ऋणभार (-ve) असलेली दांडी (anode) असते. घटातील रासायनिक द्रव्याबरोबर होणाऱ्या रासायनिक प्रक्रियेत मूलद्रव्यातून आयन (ion) मोकळे होतात आणि विजातीय ध्रुवातील आकर्षणामुळे होणाऱ्या त्यांच्या हालचालीमुळे, दोन दांडय़ांमध्ये त्यांचा प्रवाह सुरू होतो आणि विद्युत घटातून वीज निर्मिती सुरू होते.१७४८ मध्ये बेन्जामिन फ्रँकलीनने सुरू केलेल्या या प्रवासात १८०० मध्ये आलेसांद्रो व्होल्टाने तांबे (copper-Cu) आणि जस्त (Zinc-Zn) या धातूंचे पत्रे मध्ये कागद घालून एकत्र ठेवले असता वीजप्रवाह होतो असे निदर्शनात आणून दिले, पण हा परिणाम त्यातील रासायनिक प्रक्रियेमुळे होतो हे १८३४ मध्ये मायकेल फॅरेडेने केलेल्या प्रयोगात सिद्ध झाले. १८३६ मध्ये इंग्रज रसायनशास्त्रज्ञ डॅनियलने रोजच्या वापरास उपयुक्त असा विद्युत घट तयार केला. १९व्या शतकाच्या अखेरीस कोरडी रासायनिक पूड वापरून काम करणाऱ्या विद्युत घटाचा शोध लागेपर्यंत, अशा प्रकारचे रासायनिक द्रावण वापरून काम करणारे विद्युत घट अस्तित्वात होते.

या प्रकारच्या घटांच्या प्रातिनिधिक चित्रात दाखवल्याप्रमाणे एकाच विद्युत घटामध्ये असलेल्या, एकमेकांना स्पर्श न करणाऱ्या दोन विजातीय ध्रुवांमध्ये रसायनाच्या माध्यमातून  आयन प्रवाह चालू होतो.
रासायनिक प्रक्रियेमुळे मूलद्रव्यांचे आयोनायझेशन (Ionisation) होते. म्हणजे अणू, त्याचा इलेक्ट्रॉन सोडल्यामुळे घनभारित होतो (cation) किंवा इलेक्ट्रोन मिळाल्यामुळे ऋणभारित होतो. (Anion). या भारित (charged) अणूंना आयन म्हणतात.  
या प्रक्रियेत मुक्त झालेले इलेक्ट्रॉन ध्रुवांमध्ये जोडलेल्या तारेतून प्रवाहित होतात आणि विद्युतप्रवाह सुरू होतो.

विद्युत घटांचे प्रकार

प्राथमिक विद्युत घट

हे घट एकदा वापरले की पुन्हा वापरण्यायोग्य नसतात, कारण त्यातील रसायने भारित होण्याची क्षमता संपते आणि त्यांना पुन्हा प्रभारित करता येत नाही.  उदा.- विजेरीत वापरत असलेले कोरडे घट. (Zn-C / Alkaline Batteries)
यातील जस्ताच्या पत्र्याचा डबा ऋणभारित अ‍ॅनोडचे काम करतो, तर कार्बनची दांडी घनभारित कॅथोडचे काम करते. आतील रासायनिक पूड म्हणजे अमोनियम क्लोराइडचा लगदा (paste) असतो. रासायनिक प्रक्रिया वर सांगितलेल्या द्रवरूप घटासारखीच होते आणि आपल्याला हवी तेव्हा विद्युत ऊर्जा उपलब्ध होते. या घटांची क्षमता अँप-तास (amp-hour/Ah) मध्ये मोजतात. विद्युतप्रवाह (Current) अँपीअरमध्ये मोजतात. म्हणजे १०० अँपीअर क्षमतेचा घट आपल्याला २० सें. तापमानाला

५ अँपीअरचा पुरवठा २० तास करू शकतो. २०१३ पर्यंत जगातील सगळ्यात मोठा विद्युत घटसंच चीनमधल्या हेबी प्रांतात होता. त्याची क्षमता ३६ मेगा वॅट तास इतकी आहे.

माध्यमिक घट

(पुन:पुन्हा प्रभारित करता येणारे घट)
१. माध्यमिक घट- हे घट पुन:पुन्हा प्रभारित (Recharge) करता येतात. उदा.गाडीमध्ये वापरले जाणारे आम्लद्रवयुक्त घटसंच ( Acid Battery) किंवा भ्रमणध्वनी/कॅमेरा/गणकयंत्र यासारख्या उपकरणात वापरले जाणारे घट ( Ni-cd/Ni-Zn Cell). गाडीमध्ये वापरत असलेल्या या प्रकारचे घटसंच पुन:पुन्हा प्रभारित करता येतात. यात द्रवरूप इलेक्ट्रोलाइट वापरलेले असते. पुन:प्रभारित होणाऱ्या घटांचा मोठय़ा प्रमाणातला वापर सर्व प्रकारच्या इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये केला जातो. अतिशय छोटय़ा आकारात उपलब्ध असलेल्या या प्रकारच्या घटांमध्ये  निकेल (Ni), कॅडमीयम (Cd), लिथियम (Li), मेटल हायड्राईड (MH) यासारखी मूलद्रव्ये/ भेसळयुक्त धातू वापरलेले असतात. घट/डब्या/बटणाच्या आकाराचे हे सेल पाचशे ते हजार वेळा प्रभारित करता येतात.
विद्युत ऊर्जा मिळण्याचे नवनवीन स्रोत या शतकात शोधले गेले आहेत. आणि ते मार्ग आहेत, वाऱ्याची ऊर्जा (Wind Energy), सूर्यप्रकाशातील ऊर्जा (Solar Energy), समुद्राच्या लाटांमधील ऊर्जा (Hydel Energy) आणि अणुऊर्जा (Atomic Energy). निसर्गात मुबलक उपलब्ध असलेली ही ऊर्जा, विद्युतऊर्जेमध्ये रूपांतरित करून, आधुनिक मानवाची जीवनावश्यक गरज असलेली विद्युतऊर्जा तयार करण्याचे अथक प्रयत्न चालूच राहणार आहेत.

 

 

लेखक : दीपक देवधर , तंत्रजिज्ञासा

स्त्रोत : लोकसत्ता, लोकरंग, ५ एप्रिल २०१५

संकलन : अमरीन पठाण