वोल्टाई पाइल

वोल्टिक समूह प्रथम बैटरी (विधुत) थी जो विधुत परिपथ को लगातार विद्युत प्रवाह प्रदान कर सकती थी। इसका आविष्कार इतालवी केमिस्ट एलेसेंड्रो वोल्टा द्वारा किया गया था, जिन्होंने सन् 1799 में अपने प्रयोगों को प्रकाशित किया था। इसके आविष्कार को वोल्टा और लुइगी गालवानी के मध्य तर्क का पता लगाया जा सकता है, वोल्टा के साथी इतालवी वैज्ञानिक जिन्होंने मेंढक के पैरों पर अपने प्रयोगों के लिए कुख्याति प्राप्त की थी। वोल्टिक समूह ने तब विलियम निकोलसन (केमिस्ट) और एंथनी कार्लिसल (1800) और रासायनिक तत्वों सोडियम (1807) की खोज या अलगाव द्वारा ऑक्सीजन और हाइड्रोजन (1807) में जल के विद्युत अपघटन (जल के इलेक्ट्रोलिसिस) सहित अन्य खोजों की तेजी से श्रृंखला को सक्षम किया, हम्फ्री डेवी द्वारा पोटैशियम (1807), कैल्शियम (1808), बोरॉन (1808), बेरियम (1808), स्ट्रोंटियम (1808), और मैगनीशियम (1808) में प्रकाशित किया गया। सन् 1870 के दशक में डाइनेमो (विद्युत जनरेटर) के आगमन तक वोल्टा (जैसे डेनियल सेल और ग्रोव सेल) से संबंधित बैटरी द्वारा संचालित 19 वीं सदी का विद्युत उद्योग संचालित था।

वोल्टा का आविष्कार लुइगी गालवानी सन् 1780 के दशक की खोज पर बनाया गया था कि दो धातुओं और मेंढक के पैर का विधुत परिपथ मेंढक के पैर का उत्तर देने के लिए विधुत परिपथ हो सकता है। वोल्टा ने सन् 1794 में प्रदर्शित किया कि किस प्रकार जब दो धातुओं और लवण से लथपथ कपड़े या कार्डबोर्ड को विधुत परिपथ में व्यवस्थित किया जाता है तब वे विद्युत प्रवाह का उत्पादन करते हैं। सन् 1800 में, वोल्टा ने कुल विधुत के रेल के इंजन के बल को बढ़ाने के लिए लवण में भिगोए गए कपड़े या कार्डबोर्ड द्वारा अलग किए गए कॉपर (चांदी) और जिंक डिस्क (इलेक्ट्रोड) के कई जोड़े को समूह कर दिया। जब ऊपर और नीचे के संपर्क तार से जुड़े होते थे, तो विद्युत प्रवाह (विधुत) वोल्टिक समूह और कनेक्टिंग तार के माध्यम से प्रवाहित होता था। वोल्टिक समूह, कई वैज्ञानिक उपकरणों के साथ मिलकर, जो एलेसेंड्रो वोल्टा से संबंधित थे, विश्वविद्यालय के इतिहास संग्रहालय, पाविया विश्वविद्यालय में संरक्षित हैं, जहां वोल्टा ने सन् 1778 से 1819 तक शिक्षा प्रदान की था।

अनुप्रयोग
20 मार्च 1800 को, एलेसेंड्रो वोल्टा ने लंडन रॉयल सोसाइटी को अपने उपकरण का उपयोग करके विद्युत प्रवाह के उत्पादन की तकनीक का वर्णन करने के लिए लिखा। वोल्टिक समूह के सीखने पर, विलियम निकोलसन (केमिस्ट) और एंथोनी कार्लिसल ने इसका उपयोग जल के इलेक्ट्रोलीज़ की खोज के लिए किया। हम्फ्री डेवी ने दिखाया कि वैद्युत वाहक बल, जो वोल्टिक सेल वाले विधुत परिपथ के माध्यम से विद्युत प्रवाह को चलाता है, जो कि रासायनिक प्रतिक्रिया के कारण हुआ था, न कि दो धातुओं के मध्य वोल्टेज अंतर के कारण। उन्होंने रसायनों को विघटित करने और नए रसायनों का उत्पादन करने के लिए वोल्टिक समूह का भी उपयोग किया। विलियम हाइड वोलस्टन ने दिखाया कि वोल्टिक बवासीर से विधुत के घर्षण द्वारा उत्पादित विधुत के समान प्रभावित था। सन् 1802 में वासिली व्लादिमिरोविच पेट्रोव ने इलेक्ट्रिक आर्क प्रभावों की खोज और अनुसंधान में वोल्टिक बवासीर का उपयोग किया।

हम्फ्री डेवी और एंड्रयू क्रॉसे बड़े वोल्टिक बवासीर को विकसित करने वाले प्रथम व्यक्तियों में से थे। डेवी ने कार्बन चाप -निर्वहन को प्रदर्शित करने के लिए सन् 1808 में शाही संस्था के लिए बनाए गए 2000-जोड़ी के समूह का उपयोग किया और पांच नए तत्वों को अलग किया जैसे बेरियम, कैल्शियम, बोरॉन, स्ट्रोंटियम और मैग्नीशियम।

इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री
चूँकि वोल्टा का मानना था कि विधुत के रेल का इंजन बल दो धातुओं के मध्य संपर्क में हुआ था, वोल्टा के बवासीर में इस पृष्ठ पर सचित्र आधुनिक डिजाइन की तुलना में भिन्न डिजाइन था। उनके बवासीर में तांबे के संपर्क में, शीर्ष पर तांबे का अतिरिक्त चक्र था और नीचे की तरफ जस्ता की अतिरिक्त डिस्क, तांबे के संपर्क में थी। वोल्टा के कार्य और अपने संरक्षक हम्फ्री डेवी के इलेक्ट्रो-चुंबकत्व के कार्य पर विस्तार करते हुए, माइकल फैराडे ने विधुत के साथ अपने प्रयोगों में प्रबंधक और वोल्टिक समूह दोनों का उपयोग किया। फैराडे का मानना था कि उस समय सभी क्षेत्र में विधुत का अध्ययन किया जा रहा था। (वोल्टिक, चुंबकीय, थर्मल और पशु) इस सिद्धांत को सिद्ध करने के लिए उनके कार्य ने उन्हें इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री के दो कानूनों का प्रस्ताव दिया, जो तीस साल प्रथम वोल्टा द्वारा निर्धारित दिन के वर्तमान वैज्ञानिक मान्यताओं के साथ सीधे संघर्ष में खड़ा था। अध्ययन के इस क्षेत्र की समझ में उनके योगदान के कारण, फैराडे और वोल्टा दोनों को विद्युत -विज्ञान के पिता के के रूप माना जाता है। वोल्टा के कार्य का वर्णन करने के लिए ऊपर उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट शब्द फैराडे के कारण हैं।

विधुत के रेल का इंजन बल
समूह की शक्ति उसके विधुत के रेल का इंजन बल, या ईएमएफ के संदर्भ में व्यक्त की जाती है, जो वोल्ट में दी जाती है। एलेसेंड्रो वोल्टा के संपर्क तनाव के सिद्धांत ने माना कि ईएमएफ जो वोल्टिक सेल वाले विधुत परिपथ के माध्यम से विद्युत प्रवाह को चलाता है, जो दो धातुओं के मध्य संपर्क में होता है। वोल्टा ने इलेक्ट्रोलाइट पर विचार नहीं किया, जो सामान्यतः उनके महत्वपूर्ण होने के लिए प्रयोगों में लवण थ। चूंकि, रसायनज्ञों ने जल्द ही अनुभव किया कि इलेक्ट्रोलाइट में जल समूह की रासायनिक प्रतिक्रियाओं में सम्मलित था, और तांबे या चांदी के इलेक्ट्रोड से हाइड्रोजन गैस का विकास हुआ।

इलेक्ट्रोलाइट द्वारा अलग किए गए जस्ता और तांबे के इलेक्ट्रोड के साथ कोशिका की समझ आधुनिक परमाणु में निम्नलिखित है। जब सेल बाहरी विधुत परिपथ के माध्यम से विद्युत प्रवाह प्रदान करता है, तब जस्ता एनोड की सतह पर धातु जस्ता का ऑक्सीकरण किया जाता है और विद्युत आवेशित आयनों के रूप में इलेक्ट्रोलाइट में घुल जाता है 22+ नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉन को छोड़कर धातु में पीछे:


 * एनोड (ऑक्सीकरण): Zn → Zn2 + + 2

इस प्रतिक्रिया को रिडॉक्स कहा जाता है। जबकि जिंक इलेक्ट्रोलाइट में प्रवेश कर रहा है, तब दो सकारात्मक रूप से चार्ज हाइड्रोजन आयनों (H)इलेक्ट्रोलाइट से + तांबे के कैथोड की सतह पर दो इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करके कम हो जाते हैं और अपरिवर्तित हाइड्रोजन अणु (H)2 बनाते हैं।


 * कैथोड (कमी): 2 H+ + 2 → H2

इस प्रतिक्रिया को रेडॉक्स कहा जाता है। हाइड्रोजन के अणुओं को बनाने के लिए तांबे के उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रॉनों को बाहरी तार या विधुत परिपथ द्वारा बनाया जाता है जो इसे जस्ता से जोड़ता है। जिस कारण कमी प्रतिक्रिया द्वारा तांबे की सतह पर गठित हाइड्रोजन अणु अंततः हाइड्रोजन गैस के रूप में बुलबुला दूर हो जाते हैं।

यह देखा जा सकता है कि वैश्विक इलेक्ट्रो-रासायनिक प्रतिक्रिया शीघ्र इलेक्ट्रोकेमिकल युगल Cu में सम्मलित नहीं है कॉपर कैथोड के अनुरूप cu2+ (बैगनी/लाल) इस प्रकार कॉपर मेटल डिस्क केवल विधुत परिपथ में इलेक्ट्रॉनों के परिवहन के लिए रासायनिक रूप से अक्रिय भव्य धातु सुचालक के रूप में यहां कार्य करती है और जलीय चरण की प्रतिक्रिया में रासायनिक रूप से भाग नहीं लेती है। कॉपर हाइड्रोजन-विकास की प्रतिक्रिया के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है, जो बाहरी विधुत परिपथ के माध्यम से वर्तमान प्रवाह के बिना जस्ता इलेक्ट्रोड पर समान रूप से उत्तम प्रकार से कार्य करता है। कॉपर इलेक्ट्रोड को प्रणाली में किसी भी पर्याप्त रूप से निष्क्रिय और उत्प्रेरक सक्रिय धातु सुचालक (एजी, पीटी, स्टेनलेस स्टील, ग्रेफाइट, इत्यदि) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। जिस कारण वैश्विक प्रतिक्रिया निम्नानुसार लिखी जा सकती है।


 * Zn + 2H+ → Zn 2 + h2

यह इलेक्ट्रो-केमिकल चेन नोटेशन के माध्यम से उपयोगी रूप से स्टाइल किया जाता है:


 * ( एनोड: ऑक्सीकरण) Zn |जांचा2+ ||2 H + |H2 |Cu (कैथोड: कमी)

जिसमें हर बार ऊर्ध्वाधर बार इंटरफ़ेस का प्रतिनिधित्व करता है। डबल लंबवत बार पोरस कार्डबोर्ड डिस्क को संलग्न करने वाले इलेक्ट्रोलाइट के अनुरूप इंटरफेस का प्रतिनिधित्व करता है।

जब कोई तार्किक समूह से नहीं खींचा जाता है, तो प्रत्येक सेल, जस्ता/इलेक्ट्रोलाइट/कॉपर से मिलकर, नमकीन इलेक्ट्रोलाइट के साथ 0.76 वोल्ट उत्पन्न करता है। जो समूह में कोशिकाओं से वोल्टेज जोड़ते हैं, इसलिए ऊपर दिए गए आरेख में छह कोशिकाएं विधुत का रेल का इंजन बल के 4.56 वोल्ट उत्पन्न करती हैं।

सूखे बवासीर
19 वीं शताब्दी की शुरुआत और 1830 के दशक के मध्य उच्च-वोल्टेज सूखे समूह का आविष्कार किया गया था, जो गीले वोल्टिक समूह के विधुत के स्रोत को निर्धारित करने के प्रयास में, और विशेष रूप से वोल्टा की संपर्क तनाव की परिकल्पना का समर्थन करने के लिए। वास्तव में, वोल्टा ने खुद समूह के साथ प्रयोग किया, जिसका कार्डबोर्ड डिस्क सूख गई थी, सबसे अधिक संभावना है कि गलती से।

1802 में जोहान विल्हेम रिटर को प्रकाशित करने वाला पहला, अस्पष्ट पत्रिका में था, किन्तु अगले दशक में, इसे नई खोज के रूप में बार -बार घोषित किया गया था। सूखे समूह का रूप ज़ाम्बोनी समूह है। 1814 में फ्रांसिस रोनाल्ड ने यह अनुभव करने वाले प्रथम लोगों में से था कि सूखे बवासीर ने धातु-से-धातु संपर्क के अतिरिक्त रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से भी कार्य किया था, यदि जंग उत्पन्न होने वाली बहुत छोटी धाराओं के कारण जंग दिखाई नहीं दे रही थी। सूखे समूह को आधुनिक शुष्क सेल के पूर्वज के रूप में संदर्भित किया जा सकता है।

यह भी देखें

 * बैटरी प्रकारों की सूची
 * खारे जल की बैटरी
 * जलीय लिथियम आयन बैटरी
 * वोल्टा क्षमता

बाहरी संबंध

 * "The Voltaic Pile". Electricity. Kenyon.edu.
 * Lewis, Nancy D., "Alesandro Volta The Voltaic Pile".
 * Lewis, Nancy D., "Humphry Davy Electrochemistry".
 * Lewis, Nancy D., "Humphry Davy Electrochemistry".