সৃজনশীলঃ ‘নিচের চিত্র দুটি…’ সিলেট বোর্ড ২০১৭ – তড়িৎ রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

যদি কোনো বিক্রিয়ায় ইলেকট্রনের আদান-প্রদান ঘটে তাকে জারণ-বিজারণ বিক্রিয়া বলে। তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় ক্যাথোড থেকে ধনাত্মক আয়ন ইলেকট্রন গ্রহণ করে (বিজারণ) এবং অ্যানোডে ঋণাত্মক আয়ন ইলেকট্রন ত্যাগ করে (জারণ)। অতএব, তড়িৎ বিশ্লেষণ একটি জারণ-বিজারণ প্রক্রিয়া।

উদ্দীপকের চিত্র-B এর ব্যাটারিটি লিথিয়াম ব্যাটারি। লিথিয়াম ব্যাটারির চার্জিং ও ডিসচার্জিং এর কোষ বিক্রিয়া বর্ণনা করা হলো- লিথিয়াম ব্যাটারির ক্ষেত্রে অ্যানোড ও ক্যাথোড তড়িদদ্বারের মধ্যে Li⁺ এর স্থানান্তরের ফলে ইলেকট্রনের দান ও গ্রহণ এর মাধ্যমে ডিসচার্জিং এ চার্জিং প্রক্রিয়া সম্পন্ন হয়। এটি সম্পূর্ণ দুটি বিপরীত প্রক্রিয়া। চার্জিং এর সময় ক্যাথোড তড়িৎদ্বারের LiCoO₂ হতে Li⁺ মুক্ত হয়ে প্রথমে তড়িৎ বিশ্লেষ্য ও বিভেদ পর্দা অতিক্রম করে অ্যানোডে গিয়ে চার্জ মুক্ত হয়। ডিসচার্জিংয়ের সময় গ্রাফাইট অ্যানোডের Li⁺ মুক্ত হয়ে তড়িৎ বিশ্লেষ্য ও বিভেদ পর্দা অতিক্রম করে ক্যাথোডে চার্জ মুক্ত হয়। এ ব্যাটারির ধনাত্মক তড়িৎদ্বারের বিক্রিয়া:

${\mathrm{LiCoO}}_2\rightleftharpoons {\mathrm{Li}}_{(1-n)}{\mathrm{CoO}}_2+{\mathrm{nLi}}^{+}+{\mathrm{ne}}^{-}$

ঋণাত্মক তড়িৎদ্বারের বিক্রিয়া : ${\mathrm{nLi}}^{+}+{\mathrm{ne}}^{-}+C\rightleftharpoons \mathrm{nLiC}$

সামগ্রিক কোষ বিক্রিয়া : ${\mathrm{Li}}^{+}+e+{\mathrm{LiCoO}}_2\to {\mathrm{Li}}_{2}O+\mathrm{CoO}$

যখন অতিরিক্ত চার্জ 5.2 Volts অত্তিক্রম করে তখন
${\mathrm{LiCoO}}_2⟶{\mathrm{Li}}^{+}+{\mathrm{CoO}}_2+e$

এক্ষেত্রে ${\mathrm{Co}}^{3+}$ ও ${\mathrm{Co}}^{4+}$ এর মধ্যে আয়নের বিনিময় ঘটে এবং ইলেকট্রন উৎপন্ন হয়।
ব্যাটারির চার্জের সময় : ${\mathrm{Co}}^{3+}⟶{\mathrm{Co}}^{4+}+e^{-}$
এবং ডিসচার্জের সময় ${\mathrm{Co}}^{4+}+e^{-}⟶{\mathrm{Co}}^{3+}$. এ বিক্রিয়া সম্পন্ন হয়।

উদ্দীপকের চিত্র-A ও চিত্র-B এর ব্যাটারি দুটি যথাক্রমে লেড স্টোরেজ ব্যাটারি ও লিথিয়াম ব্যাটারি। নিচে ব্যাটারি দুটির সুবিধা ও অসুবিধা বিশ্লেষণ করা হলো-

লেড স্টোরেজ ব্যাটারির সুবিধাসমূহ:

১. অভ্যন্তরীণ রোধ কম হওয়ায় লেড স্টোরেজ ব্যাটারি থেকে শুরুতে উচ্চ বিদ্যুৎশক্তি পাওয়া যায়।

২. লেড স্টোরেজ ব্যাটারিকে রিচার্জ করে বার বার ব্যবহার করা সম্ভব।

৩. লেড স্টোরেজ ব্যাটারির চার্জ লেভেল পরীক্ষা করে জানা যায়।

৪. তুলনামূলক কম দামে লেড স্টোরেজ ব্যাটারি সর্বত্র পাওয়া যায়।

লিথিয়াম ব্যাটারির সুবিধাসমূহ:

১. লেড ধাতু ও নিকেল ধাতু দিয়ে তৈরি ব্যাটারির তুলনায় লিথিয়াম ব্যাটারি হালকা। তাই মোটরকারে এটি ব্যবহারযোগ্য।

২. লিথিয়াম ব্যাটারির পাওয়ার অন্য যেকোনো ব্যাটারি হতে বেশি।

লেড স্টোরেজ ব্যাটারির অসুবিধাসমূহ:

১. লেড-স্টোরেজ ব্যাটারিতে ব্যবহৃত H₂SO₄ এর জলীয় দ্রবণের সংস্পর্শে ত্বকের বার্ন ক্ষত হওয়ার সম্ভাবনা থাকে।

২. লেড-স্টোরেজ ব্যাটারির ওজন 30-60 পাউন্ড হয়ে থাকে। এত ভারী বিধায় এ ব্যাটারি বহন করতে সমস্যা হয়।

৩. লেড স্টোরেজ ব্যাটারি বর্জ্য রূপে ফেলে দিলে লেড ধাতু মাটিতে দূষণ সৃষ্টি করে।

লিথিয়াম ব্যাটারির অসুবিধাসমূহ :

১. লিথিয়াম ব্যাটারি রিচার্জেবল না হওয়ায়, একবার ব্যবহার শেষে তা পরিত্যাজ্য হয়।

২. বৈদ্যুতিক যন্ত্রে ব্যবহৃত অবস্থায় লিথিয়াম ব্যাটারিতে লীক হলে ঐ বৈদ্যুতিক যন্ত্র উত্তপ্ত ও পরে আগুন জ্বলে ওঠে।

৩. লিথিয়াম ব্যাটারিগুলো সংস্পর্শে থাকলে ফ্রিকশন বা সংঘর্ষের কারণে পরিবেশে বিষাক্ত গ্যাস সৃষ্টি হয়।