निकेल-आयरन सेल की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान

Question

Examoogle · Accepted Answer

B: न तो पानी बनता है और न ही अवशोषित होता है

Explanation & Concepts:
एक निकेल-आयरन (एडिसन) स्टोरेज सेल में, चार्जिंग और डिस्चार्जिंग दोनों के दौरान रासायनिक प्रतिक्रियाओं में धनात्मक और ऋणात्मक प्लेटों के बीच ऑक्सीजन का स्थानांतरण शामिल होता है। चूँकि इलेक्ट्रोलाइट में पानी की कुल मात्रा अपरिवर्तित रहती है, इसलिए चक्र के दौरान न तो पानी बनता है और न ही अवशोषित होता है।

Working Principle: सेल की कुल रासायनिक प्रतिक्रिया है: $2Ni(OH)_3 + Fe \rightleftharpoons 2Ni(OH)_2 + Fe(OH)_2$। डिस्चार्ज के दौरान, धनात्मक प्लेट पर निकेल हाइड्रोक्साइड $Ni(OH)_3$ का अपचयन (reduction) होकर $Ni(OH)_2$ बनता है, और ऋणात्मक प्लेट पर आयरन $Fe$ का ऑक्सीकरण होकर $Fe(OH)_2$ बनता है। चूँकि इलेक्ट्रोलाइट (पोटेशियम हाइड्रोक्साइड समाधान) केवल आयनों के स्थानांतरण के लिए एक माध्यम के रूप में कार्य करता है और पानी की मात्रा के संबंध में शुद्ध स्टोइकोमेट्रिक परिवर्तन में भाग नहीं लेता है, इसलिए इलेक्ट्रोलाइट का विशिष्ट गुरुत्व प्रभावी रूप से स्थिर रहता है।

Key Formulas: $2Ni(OH)_3 + Fe \rightleftharpoons 2Ni(OH)_2 + Fe(OH)_2$ — शुद्ध रासायनिक प्रतिक्रिया

Key Points: उपयोग किया गया इलेक्ट्रोलाइट लिथियम हाइड्रेट के साथ पोटेशियम हाइड्रोक्साइड (KOH) है।; इलेक्ट्रोलाइट में कोई रासायनिक परिवर्तन नहीं होता है, इसलिए इसका घनत्व स्थिर रहता है।; ये बैटरी अपनी उच्च यांत्रिक शक्ति और लंबे जीवन के लिए जानी जाती हैं।; उच्च आंतरिक प्रतिरोध के कारण आमतौर पर इनका उपयोग ऑटोमोटिव इंजन शुरू करने के लिए नहीं किया जाता है।

Advantages: अत्यंत लंबा सेवा जीवन और टिकाऊपन; ओवरचार्जिंग और शॉर्ट-सर्किटिंग जैसे विद्युत दुरुपयोग को सहन कर सकता है; बिना किसी नुकसान के लंबे समय तक बेकार रहने की क्षमता

Disadvantages: लेड-एसिड बैटरी की तुलना में कम ऊर्जा दक्षता; निर्माण की उच्च लागत; उच्च आंतरिक प्रतिरोध डिस्चार्ज दरों को सीमित करता है

Applications: रेलवे कोच लाइटिंग; खनन लैंप; भारी औद्योगिक विद्युत प्रणाली

Additional Info: चूँकि इलेक्ट्रोलाइट का विशिष्ट गुरुत्व नहीं बदलता है, इसलिए निकेल-आयरन बैटरी की चार्ज स्थिति निर्धारित करने के लिए हाइड्रोमीटर का उपयोग नहीं किया जा सकता है।. विकल्प A गलत है क्योंकि कोई संक्षारक धुएं (जैसे लेड-एसिड सेल में होते हैं) महत्वपूर्ण मात्रा में उत्सर्जित नहीं होते हैं; विकल्प C गलत है क्योंकि निकेल हाइड्रोक्साइड वह सक्रिय पदार्थ है जो परिवर्तित होता है; विकल्प D गलत है क्योंकि टर्मिनल वोल्टेज लोड के साथ बदलता रहता है।

Answer: B सही है — निकेल-आयरन सेल के रासायनिक चक्र के दौरान, इलेक्ट्रोलाइट की सांद्रता स्थिर रहती है क्योंकि शुद्ध प्रतिक्रिया में न तो पानी की खपत होती है और न ही उसका उत्पादन होता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि लेड-एसिड बैटरी के विपरीत, निकेल-आयरन बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट का विशिष्ट गुरुत्व चार्ज की स्थिति का संकेतक नहीं होता है।

Examoogle · Answer

Option A: संक्षारक धुएं उत्पन्न होते हैं

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Option C: निकेल हाइड्रोक्साइड विभाजित नहीं होता है

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Option D: इसका विद्युत वाहक बल (e.m.f.) स्थिर रहता है

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