पारा बैटरी

एक पारा बैटरी (जिसे मर्क्यूरिक ऑक्साइड बैटरी, पारा सेल, बटन सेल या रूबेन-मैलोरी भी कहा जाता है ) एक गैर-रिचार्जेबल बैटरी (बिजली), एक प्राथमिक सेल है। मर्करी बैटरी एक क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट में मरक्यूरिक ऑक्साइड और जिंक इलेक्ट्रोड के बीच प्रतिक्रिया का उपयोग करती है। डिस्चार्ज के दौरान वोल्टेज व्यावहारिक रूप से 1.35 वोल्ट पर स्थिर रहता है, और क्षमता समान आकार की जिंक-कार्बन बैटरी|जिंक-कार्बन बैटरी की तुलना में बहुत अधिक होती है। घड़ियों, श्रवण यंत्रों, कैमरों और कैलकुलेटरों के लिए मरकरी बैटरियों का उपयोग बटन कोशिकाओं के आकार में और अन्य अनुप्रयोगों के लिए बड़े रूपों में किया जाता था।

द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान और बाद में, पारा (तत्व) से बनी बैटरी पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए एक लोकप्रिय शक्ति स्रोत बन गई। पारा विषाक्तता की सामग्री और इसके निपटान के बारे में पर्यावरण संबंधी चिंताओं के कारण, पारा बैटरी की बिक्री अब कई देशों में प्रतिबंधित है। एएनएसआई और इंटरनेशनल इलेक्ट्रोटेक्नीकल कमीशन  दोनों ने पारा बैटरी के लिए अपने मानकों को वापस ले लिया है।

इतिहास
मरकरी ऑक्साइड-जिंक बैटरी सिस्टम 19वीं सदी से जाना जाता था, लेकिन 1942 तक व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया गया, जब शमूएल रूबेन ने एक संतुलित पारा सेल विकसित किया, जो मेटल डिटेक्टर, युद्ध सामग्री और वॉकी-टॉकी जैसे सैन्य अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी था। बैटरी सिस्टम में लंबी शेल्फ लाइफ (10 साल तक) और स्थिर वोल्टेज आउटपुट के फायदे थे। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद कार्डियक पेसमेकर और श्रवण यंत्र जैसे छोटे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए बैटरी प्रणाली व्यापक रूप से लागू की गई थी। मरकरी ऑक्साइड बैटरियां श्रवण यंत्रों और इलेक्ट्रिक कलाई घड़ियों के लिए उपयोग किए जाने वाले लघु बटन सेल, पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले बेलनाकार प्रकार, ट्रांजिस्टर रेडियो के लिए उपयोग की जाने वाली आयताकार बैटरियों से आकार की एक श्रेणी में बनाई गई थीं। और ओवरहेड क्रेन सिस्टम के लिए रेडियो रिमोट कंट्रोल जैसे औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाने वाले बड़े मल्टीसेल पैक। संयुक्त राज्य अमेरिका में पारा ऑक्साइड बैटरियों का निर्माण पीआर मैलोरी एंड कंपनी इंक, (अब Duracell ), यूनियन कार्बाइड कॉर्पोरेशन (जिसका पूर्व बैटरी डिवीजन अब एनर्जाइज़र होल्डिंग्स कहा जाता है),  आरसीए निगम  और बर्गेस बैटरी कंपनी सहित कंपनियों द्वारा किया गया था।

रसायन विज्ञान
पारा बैटरी या तो शुद्ध पारा (II) ऑक्साइड (HgO) का उपयोग करती है - जिसे पारा (द्वितीय) ऑक्साइड भी कहा जाता है - या मैंगनीज डाइऑक्साइड (MnO) के साथ HgO का मिश्रण2) कैथोड के रूप में। मर्क्यूरिक ऑक्साइड एक गैर-चालक है, इसलिए इसमें कुछ ग्रेफाइट मिलाया जाता है; ग्रेफाइट बड़ी बूंदों में पारा के संग्रह को रोकने में भी मदद करता है। कैथोड पर अर्ध-प्रतिक्रिया है: : +0.0977 V की मानक क्षमता के साथ।

एनोड जस्ता  (Zn) से बना होता है और कैथोड से कागज की एक परत या इलेक्ट्रोलाइट से लथपथ अन्य झरझरा सामग्री से अलग होता है; इसे नमक के पुल के रूप में जाना जाता है। एनोड पर दो अर्ध-प्रतिक्रियाएँ होती हैं। पहले में एक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया चरण होता है: : रासायनिक प्रतिक्रिया चरण के बाद: : समग्र एनोड की आधी प्रतिक्रिया उत्पन्न करना: : बैटरी के लिए समग्र प्रतिक्रिया है:

दूसरे शब्दों में, निर्वहन के दौरान, जस्ता ज़िंक ऑक्साइड  (जेडएनओ) बनने के लिए ऑक्सीकरण (इलेक्ट्रॉनों को खो देता है) होता है जबकि मर्क्यूरिक ऑक्साइड  रिडॉक्स  (इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है) को प्राथमिक पारा बनाने के लिए प्राप्त करता है। जीवन के अंत में हाइड्रोजन गैस के विकास को रोकने के लिए सेल में थोड़ा अतिरिक्त मरक्यूरिक ऑक्साइड डाला जाता है।

इलेक्ट्रोलाइट
सोडियम हाइड्रॉक्साइड या पोटेशियम हाइड्रोक्साइड  का उपयोग इलेक्ट्रोलाइट के रूप में किया जाता है। सोडियम हाइड्रॉक्साइड कोशिकाओं में कम निर्वहन धाराओं पर लगभग स्थिर वोल्टेज होता है, जिससे वे श्रवण यंत्र, कैलकुलेटर और इलेक्ट्रॉनिक घड़ियों के लिए आदर्श बन जाते हैं। पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड सेल, बदले में, उच्च धाराओं पर निरंतर वोल्टेज प्रदान करते हैं, जिससे उन्हें वर्तमान सर्जेस की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाया जाता है, उदा। फ्लैश के साथ फोटोग्राफिक कैमरे, और बैकलाइट के साथ देखता है। पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड कोशिकाओं का कम तापमान पर भी बेहतर प्रदर्शन होता है। पारा कोशिकाओं का बहुत लंबा शैल्फ जीवन है, 10 साल तक।

मरक्यूरिक ऑक्साइड और कैडमियम
पारा बैटरी का एक अलग रूप मरक्यूरिक ऑक्साइड और कैडमियम का उपयोग करता है। इसमें 0.9 वोल्ट के आसपास बहुत कम टर्मिनल वोल्टेज है और इसलिए कम ऊर्जा घनत्व है, लेकिन इसकी एक विस्तारित तापमान सीमा है, विशेष डिजाइन में 180 सी तक। क्योंकि कैडमियम में क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट में कम घुलनशीलता होती है, इन बैटरियों का भंडारण जीवन लंबा होता है। इस प्रकार की 12 वोल्ट की बैटरी का उपयोग पहले आवासीय स्मोक डिटेक्टरों के लिए किया जाता था। इसे कोशिकाओं के एक श्रृंखला स्टैक के रूप में डिजाइन किया गया था, जहां एक सेल की कम क्षमता थी जिसके परिणामस्वरूप एक बहुत ही अलग दो-चरण वोल्टेज निर्वहन विशेषता थी। अपने जीवन के अंत तक पहुँचने पर, यह छोटा सेल सबसे पहले डिस्चार्ज होगा, जिससे बैटरी टर्मिनल वोल्टेज में 0.9 वोल्ट की तेजी से गिरावट आएगी। यह उपयोगकर्ताओं को चेतावनी देने के लिए एक बहुत ही अनुमानित और दोहराने योग्य तरीका प्रदान करता है कि बैटरी को प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है जबकि बड़ी क्षमता वाली कोशिकाओं ने इकाई को सामान्य रूप से कार्य करना जारी रखा।

विद्युत विशेषताएँ
मरकरी (II) ऑक्साइड कैथोड का उपयोग करने वाली मरकरी बैटरी में एक बहुत ही सपाट डिस्चार्ज कर्व होता है, जो अपने जीवनकाल के अंतिम 5% तक लगातार 1.35 V (ओपन सर्किट) वोल्टेज को बनाए रखता है, जब उनका वोल्टेज तेजी से गिरता है। हल्के भार पर कई वर्षों तक वोल्टेज 1% के भीतर रहता है, और एक विस्तृत तापमान सीमा पर, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में और फोटोग्राफिक हल्का मीटर  में पारा बैटरी को वोल्टेज संदर्भ के रूप में उपयोगी बनाता है।

मर्क्यूरिक ऑक्साइड और मैंगनीज डाइऑक्साइड के मिश्रण से बने कैथोड वाली पारा बैटरी में 1.4 V का आउटपुट वोल्टेज और अधिक स्लोप्ड डिस्चार्ज कर्व होता है।

उत्पाद प्रतिबंध
1991 के यूरोपीय आयोग बैटरी डायरेक्टिव | निर्देश 91/157, सदस्य राज्यों द्वारा अपनाए जाने पर, 25 से अधिक वाली कुछ प्रकार की बैटरियों के विपणन पर रोक लगा दी गईपारा के मिलीग्राम, या, क्षारीय बैटरी के मामले में, पारा के वजन से 0.025% से अधिक। 1998 में पारा के वजन से 0.005% से अधिक युक्त कोशिकाओं पर प्रतिबंध लगा दिया गया था।

1992 में, न्यू जर्सी राज्य ने पारा बैटरी की बिक्री पर रोक लगा दी। 1996 में, यूनाइटेड स्टेट्स कांग्रेस ने पारा युक्त और रिचार्जेबल बैटरी प्रबंधन अधिनियम पारित किया, जिसमें पारा युक्त बैटरियों की बिक्री पर रोक लगा दी गई (25 तक अपवाद के साथ)।मिलीग्राम पारा प्रति बटन सेल)। कुछ विशिष्ट मामलों में बड़ी पारा युक्त बैटरियों का उत्पादन जारी रखा जा सकता है यदि निर्माता बेकार बैटरियों को इकट्ठा करने के लिए एक प्रणाली और एक सुधार सुविधा प्रदान करते हैं।

स्थानापन्न
मर्करी ऑक्साइड बैटरियों की बिक्री पर प्रतिबंध ने फोटोग्राफरों के लिए कई समस्याएं पैदा कीं, जिनके उपकरण अक्सर उनके लाभप्रद डिस्चार्ज कर्व्स और लंबे जीवनकाल पर निर्भर करते थे। उपयोग किए गए विकल्प हैं जिंक-एयर बैटरी | जिंक-एयर बैटरी, समान डिस्चार्ज वक्र, उच्च क्षमता, लेकिन बहुत कम जीवनकाल (कुछ महीने), और शुष्क जलवायु में खराब प्रदर्शन; वोल्टेज के साथ क्षारीय बैटरी उनके जीवनकाल में व्यापक रूप से भिन्न होती है; और सिल्वर-ऑक्साइड बैटरी | सिल्वर-ऑक्साइड बैटरी उच्च वोल्टेज (1.55 V) और बहुत सपाट डिस्चार्ज कर्व के साथ, जो उन्हें नए वोल्टेज के लिए मीटर को पुन: अंशांकित करने के बाद संभवतः सबसे अच्छा, हालांकि महंगा, प्रतिस्थापन बनाता है।

वोल्टेज छोड़ने वाले Schottky डायोड या जर्मेनियम डायोड के साथ विशेष एडेप्टर पारा बैटरी के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों में सिल्वर ऑक्साइड बैटरी का उपयोग करने की अनुमति देते हैं। चूंकि वोल्टेज ड्रॉप वर्तमान प्रवाह का एक गैर-रैखिक कार्य है, डायोड उन अनुप्रयोगों के लिए बहुत सटीक समाधान नहीं बनाते हैं जहां वर्तमान प्रवाह महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होता है। पुराने कैडमियम सल्फाइड लाइट मीटर द्वारा खींची जाने वाली धाराएं आमतौर पर 10 μA से 200 μA रेंज (जैसे मिनोल्टा SR-T उपकरण श्रृंखला) में होती हैं। सतह-माउंट प्रौद्योगिकी ट्रांजिस्टर का उपयोग कर विभिन्न प्रकार के सक्रिय वोल्टेज विनियमन सर्किट या एकीकृत सर्किट तैयार किए गए हैं, हालांकि, उन्हें अक्सर तंग बैटरी कम्पार्टमेंट स्थान में एकीकृत करना मुश्किल होता है। प्रतिस्थापन को एक बैटरी सेल द्वारा उत्पादित पहले से ही बहुत कम वोल्टेज पर न्यूनतम वोल्टेज घटाव  के साथ काम करना चाहिए, और कई पारंपरिक प्रकाश मीटरों और कैमरों पर पावर स्विच की कमी अल्ट्रा-लो पावर (ULP) या  अति-निम्न शक्ति  (XLP) डिज़ाइन को आवश्यक बनाता है। कई पुराने उपकरणों में उनके चेसिस बैटरी के नकारात्मक टर्मिनल के बजाय बैटरी के सकारात्मक टर्मिनल से जुड़े होते हैं - यदि इसे बदला नहीं जा सकता है, तो आवश्यक नकारात्मक वोल्टेज नियामक डिजाइन आगे उपयुक्त इलेक्ट्रॉनिक भागों की पसंद को कम कर देता है।

जिंक बैटरी में प्रयोग करें
पूर्व में, शुष्क कोशिकाओं के जिंक एनोड पारा के साथ अमलगम (रसायन विज्ञान) थे, ताकि इलेक्ट्रोलाइट के साथ जिंक की साइड-रिएक्शन को रोका जा सके जो बैटरी के सेवा जीवन को कम कर देगा। पारे ने बैटरी की रासायनिक प्रतिक्रिया में कोई भाग नहीं लिया। निर्माता जस्ता के एक शुद्ध ग्रेड में बदल गए हैं, इसलिए अब समामेलन की आवश्यकता नहीं है और शुष्क सेल से पारा समाप्त हो गया है।

यह भी देखें

 * बैटरी प्रकारों की सूची
 * बैटरी आकार की सूची
 * बैटरी प्रकार की तुलना
 * बैटरी पुनर्चक्रण
 * बैटरी नामकरण