लेड-एसिड सेल में उपयोग किया जाने वाला इलेक्ट्रोलाइट है

Question

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D: तनु $H_2SO_4$

Explanation & Concepts:
लेड-एसिड बैटरी में उपयोग किया जाने वाला इलेक्ट्रोलाइट तनु सल्फ्यूरिक एसिड ($H_2SO_4$) का घोल होता है। यह चार्जिंग और डिस्चार्जिंग चक्र के दौरान लेड (Pb) एनोड और लेड डाइऑक्साइड ($PbO_2$) कैथोड के बीच आयन स्थानांतरण के लिए माध्यम के रूप में कार्य करता है।

Working Principle: डिस्चार्ज के दौरान, सल्फ्यूरिक एसिड प्लेटों के साथ प्रतिक्रिया करके लेड सल्फेट ($PbSO_4$) और पानी बनाता है, जो इलेक्ट्रोलाइट की सांद्रता (विशिष्ट गुरुत्व) को कम कर देता है। चार्जिंग के दौरान, रासायनिक प्रतिक्रिया उलट जाती है, जिससे सल्फ्यूरिक एसिड पुनर्जीवित हो जाता है और सांद्रता बहाल हो जाती है। पानी के साथ तनुकरण आवश्यक है क्योंकि सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड बहुत अधिक चिपचिपा होगा और प्लेटों को नुकसान पहुंचा सकता है।

Key Formulas: $Pb + PbO_2 + 2H_2SO_4 \rightarrow 2PbSO_4 + 2H_2O$ — डिस्चार्ज के दौरान रासायनिक प्रतिक्रिया

Key Points: पूरी तरह चार्ज इलेक्ट्रोलाइट का विशिष्ट गुरुत्व आमतौर पर 1.250 और 1.280 के बीच होता है।; इलेक्ट्रोलाइट लगभग 30-40% सल्फ्यूरिक एसिड और 60-70% आसुत जल (distilled water) से बना होता है।; इलेक्ट्रोलाइट घनत्व की निगरानी करके चार्ज की स्थिति को मापने के लिए हाइड्रोमीटर का उपयोग किया जाता है।

Advantages: उच्च सर्ज करंट क्षमता; कम आंतरिक प्रतिरोध; वाट-घंटे के अनुसार अपेक्षाकृत कम लागत

Disadvantages: लेड प्लेटों के कारण भारी और बड़ा; गहरे डिस्चार्ज और सल्फेशन के प्रति संवेदनशील; नियमित रखरखाव की आवश्यकता (आसुत जल डालना)

Applications: ऑटोमोटिव स्टार्टिंग, लाइटिंग और इग्निशन (SLI) सिस्टम; निर्बाध बिजली आपूर्ति (UPS); दूरसंचार स्टेशनों के लिए स्टैंडबाय पावर

Additional Info: शुद्ध सांद्र एसिड का कभी उपयोग न करें; यह प्लेटों और आंतरिक घटकों को नष्ट कर देगा।. विकल्प B (केवल $H_2SO_4$) गलत है क्योंकि शुद्ध एसिड में आवश्यक चालकता और तरलता की कमी होती है, और विकल्प C (केवल पानी) गैर-प्रवाहकीय है और इसमें प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक सल्फेट आयनों की कमी होती है।

Answer: D सही है — तनु $H_2SO_4$ मानक इलेक्ट्रोलाइट है जो विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक चालकता और सल्फेट आयन दोनों प्रदान करता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि लेड-एसिड बैटरी के रखरखाव में, एसिड को पानी में डालें, कभी भी पानी को एसिड में न डालें, ताकि ऊष्माक्षेपी छप से बचा जा सके।

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Option A: NaOH

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Option B: केवल $H_2SO_4$

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Option C: केवल पानी

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