कोशिका (cell) के वे पदार्थ जो रासायनिक संयोजन में सक्रिय भाग लेते हैं और इसलिए चार्जिंग या डिस्चार्जिंग के दौर

Question

कोशिका (cell) के वे पदार्थ जो रासायनिक संयोजन में सक्रिय भाग लेते हैं और इसलिए चार्जिंग या डिस्चार्जिंग के दौरान बिजली उत्पन्न करते हैं, उन्हें ____________ सामग्री के रूप में जाना जाता है।

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B: एक्टिव (active)

Explanation & Concepts:
रासायनिक सेल में एक्टिव सामग्री वे पदार्थ होते हैं जो रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलने के लिए विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं (ऑक्सीकरण और अपचयन) से गुजरते हैं। डिस्चार्ज के दौरान, ये सामग्रियां इलेक्ट्रॉनों को छोड़ने या उपभोग करने के लिए इलेक्ट्रोड पर प्रतिक्रिया करती हैं, जबकि चार्जिंग के दौरान यह प्रक्रिया विपरीत होती है।

Working Principle: एक विद्युत रासायनिक सेल का कार्य रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं पर निर्भर करता है जहां एनोड पर एक्टिव सामग्री इलेक्ट्रॉन खो देती है (ऑक्सीकरण) और कैथोड पर एक्टिव सामग्री इलेक्ट्रॉन प्राप्त करती है (अपचयन)। ये इलेक्ट्रॉन गतिविधियाँ एक बाहरी सर्किट के माध्यम से होती हैं, जिससे धारा (current) उत्पन्न होती है। उदाहरणों में लेड-एसिड बैटरी में लेड ($Pb$) और लेड डाइऑक्साइड ($PbO_2$), या प्राइमरी सेल में जिंक ($Zn$) और मैंगनीज डाइऑक्साइड ($MnO_2$) शामिल हैं।

Key Formulas: $E = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln(Q)$ — नर्नस्ट समीकरण जो एक्टिव सामग्री की सक्रियता (Q) के आधार पर वोल्टेज का प्रतिनिधित्व करता है।

Key Points: चार्ज विनिमय में भाग लेने के लिए एक्टिव सामग्री में उच्च रासायनिक आकर्षण होना चाहिए।; सेल की क्षमता मौजूद एक्टिव सामग्री के द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक होती है।; एक्टिव सामग्री आमतौर पर ग्रिड संरचनाओं पर पेस्ट की जाती है या छिद्रपूर्ण रूपों में निहित होती है।; सेल कंटेनर या ग्रिड सपोर्ट जैसी इनर्ट सामग्री प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेती है।

Advantages: प्रति इकाई द्रव्यमान उच्च ऊर्जा घनत्व; प्रतिवर्ती ऊर्जा भंडारण को सक्षम बनाता है

Disadvantages: चक्रों के दौरान यांत्रिक गिरावट के अधीन; रासायनिक शेल्फ-लाइफ सीमाएं

Applications: ऑटोमोटिव लेड-एसिड बैटरी; लिथियम-आयन उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स; औद्योगिक यूपीएस (UPS) सिस्टम

Additional Info: पैसिव सामग्री सेल के संरचनात्मक घटकों जैसे विभाजक (separator), केस और करंट कलेक्टर को संदर्भित करती है जो उपभोग किए बिना एक्टिव प्रतिक्रिया का समर्थन करते हैं।. इनर्ट सामग्री वे पदार्थ हैं जो चालकता या संरचनात्मक अखंडता में सुधार करने के लिए जोड़े जाते हैं लेकिन विद्युत रासायनिक समीकरण में भाग नहीं लेते हैं।

Answer: B सही है — एक्टिव सामग्री को उन पदार्थों के रूप में परिभाषित किया जाता है जो विद्युत ऊर्जा रूपांतरण के लिए आवश्यक रासायनिक रेडॉक्स प्रक्रियाओं में सीधे भाग लेते हैं।

Exam Tip: बैटरी तकनीक में 'एक्टिव' (भाग लेने वाले) और 'पैसिव' (संरचनात्मक/सहायक) घटकों के बीच हमेशा अंतर करें, क्योंकि यह पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रिकल मशीनों में एक मौलिक प्रश्न है।

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Option A: पैसिव (passive)

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Option C: अनावश्यक (redundant)

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Option D: इनर्ट (inert)

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