विद्युत रासायनिक सेल और इलेक्ट्रोड
एक विद्युत रासायनिक सेल एक इलेक्ट्रोलाइट और एक बाहरी परिपथ के माध्यम से दो इलेक्ट्रोड अभिक्रियाओं को जोड़ता है, या तो एक स्वतःस्फूर्त अभिक्रिया से विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करता है या अनुप्रयुक्त शक्ति के साथ एक गैर-स्वतःस्फूर्त अभिक्रिया को संचालित करता है।
Definition
एक या एक से अधिक इलेक्ट्रोलाइट्स के संपर्क में दो इलेक्ट्रोड से युक्त एक उपकरण, जिसमें एनोड पर ऑक्सीकरण और कैथोड पर अपचयन होता है, रासायनिक और विद्युत ऊर्जा को परस्पर परिवर्तित करता है।
Scope
यह विषय विद्युत रासायनिक सेलों की वास्तुकला को शामिल करता है: गैल्वेनिक और इलेक्ट्रोलाइटिक संचालन के बीच अंतर, एनोड और कैथोड की भूमिकाएँ, इलेक्ट्रोलाइट और सॉल्ट ब्रिज का कार्य, और मानकीकृत सेल संकेतन। इसमें इलेक्ट्रोड प्रकारों (धातु/धातु-आयन, गैस, रेडॉक्स, और झिल्ली इलेक्ट्रोड) का वर्गीकरण और सेल अभिक्रियाओं को चिह्न और दिशा निर्दिष्ट करने वाली परंपराएँ शामिल हैं।
Core questions
- एक गैल्वेनिक (स्वतःस्फूर्त) सेल एक इलेक्ट्रोलाइटिक (संचालित) सेल से किस प्रकार भिन्न है?
- ध्रुवीयता से स्वतंत्र रूप से एनोड और कैथोड को कैसे परिभाषित किया जाता है?
- इलेक्ट्रोलाइट और सॉल्ट ब्रिज परिपथ को पूरा करने में क्या भूमिका निभाते हैं जबकि विद्युत-तटस्थता बनाए रखते हैं?
- मानकीकृत सेल संकेतन एक सेल अभिक्रिया के घटकों और दिशा को कैसे एन्कोड करता है?
Key theories
- गैल्वेनिक बनाम इलेक्ट्रोलाइटिक संचालन
- एक गैल्वेनिक सेल में एक स्वतःस्फूर्त रेडॉक्स अभिक्रिया (नकारात्मक ΔG) एक बाहरी भार के माध्यम से धारा को संचालित करती है, जबकि एक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में एक बाहरी स्रोत एक गैर-स्वतःस्फूर्त अभिक्रिया को बल देता है; वही हार्डवेयर दोनों मोड में काम कर सकता है, जैसे रिचार्जेबल बैटरियों में।
- एनोड/कैथोड परंपरा
- ऑक्सीकरण हमेशा एनोड पर होता है और अपचयन कैथोड पर होता है, इसलिए प्रत्येक इलेक्ट्रोड की भौतिक ध्रुवीयता इस बात पर निर्भर करती है कि सेल ऊर्जा प्रदान कर रहा है या उपभोग कर रहा है।
Clinical relevance
सेल वास्तुकला सभी बैटरियों, ईंधन सेलों, इलेक्ट्रोलाइज़र और सेंसर का आधार है। इलेक्ट्रोड की भूमिकाओं और इलेक्ट्रोलाइट के कार्य को समझना ऊर्जा भंडारण उपकरण डिजाइन, औद्योगिक इलेक्ट्रोसिंथेसिस और विश्लेषणात्मक विद्युत रासायनिक उपकरणों के निर्माण के लिए मूलभूत है।
History
वोल्टा के 1800 के ढेर ने पहले निरंतर गैल्वेनिक सेल का प्रदर्शन किया; डैनियल ने 1836 में दो-कक्षीय डिजाइन के साथ स्थिरता में सुधार किया, और फैराडे ने 1830 के दशक में इलेक्ट्रोड, एनोड, कैथोड और इलेक्ट्रोलाइट शब्दावली के साथ-साथ इलेक्ट्रोलाइसिस के मात्रात्मक नियम प्रस्तुत किए।
Key figures
- Alessandro Volta
- Michael Faraday
- John Frederic Daniell
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Seminal works
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Frequently asked questions
- एनोड बैटरी और चार्जर के बीच नकारात्मक से सकारात्मक में क्यों बदल जाता है?
- एनोड को ऑक्सीकरण द्वारा परिभाषित किया जाता है, ध्रुवीयता से नहीं; एक डिस्चार्जिंग बैटरी में ऑक्सीकरण इलेक्ट्रोड नकारात्मक टर्मिनल होता है, लेकिन चार्जिंग के दौरान बाहरी रूप से संचालित ऑक्सीकरण इलेक्ट्रोड सकारात्मक टर्मिनल बन जाता है।
- सॉल्ट ब्रिज क्या करता है?
- यह दो अर्ध-सेलों को आयनिक रूप से जोड़ता है, जिससे आयनों को इलेक्ट्रोड अभिक्रियाओं द्वारा उत्पन्न आवेश को संतुलित करने के लिए स्थानांतरित करने की अनुमति मिलती है ताकि सेल विद्युत-तटस्थ रहे, जबकि दो विलयनों के थोक मिश्रण को रोकता है।