વિદ્યુતકોષ (battery)

વિદ્યુતકોષ (battery) : રાસાયણિક ઊર્જાનું વિદ્યુત-ઊર્જામાં રૂપાંતર કરતી પ્રયુક્તિ (device). જ્યારે બે કે વધુ વિદ્યુતકોષને વિદ્યુતકીય રીતે એક જૂથમાં જોડવામાં આવે છે ત્યારે આ ‘બૅટરી’ પદનો ઉપયોગ થાય છે. સામાન્ય રીતે આ પદનો ઉપયોગ એક કોષ માટે પણ કરી શકાય છે :

સામાન્યત: વિદ્યુતકોષ(battery)ના બે પ્રકાર છે : (1) પ્રાથમિક (primary) બૅટરી અને (2) ગૌણ (secondary) અથવા સંગ્રાહક (accumulator) બૅટરી.

પ્રાથમિક કોષ, ઘણું કરીને એક જ પ્લેટ સક્રિય દ્રવ્ય ધરાવતા ગૌણ કોષની જેમ, માત્ર એક જ સળંગ અથવા આંતરાયિક (intermittent) વિદ્યુતવિભાર (discharge) મળે તે માટે તૈયાર કરવામાં આવે છે. ગૌણ વિદ્યુતકોષને એવી રીતે રચવામાં આવે છે કે જેથી તેને પુન: વિદ્યુતભારિત (recharge) કરી શકાય. વિદ્યુતભારિત થયા (કર્યા) બાદ પુન:વિભારિત (discharge) કરવામાં આવે છે ત્યારે ધન પ્લેટ (ઇલેક્ટ્રૉડ) ઉપર ઊંચી અવસ્થાના ઑક્સિડેશનનું અને ઋણ પ્લેટ ઉપર નીચલી અવસ્થાના ઑક્સિડેશનનું નિર્માણ થાય છે. ત્યારબાદ પ્લેટ લગભગ તેમની મૂળ વિદ્યુતભારિત સ્થિતિમાં પાછી આવી જાય છે.

પ્રાથમિક અને ગૌણ વિદ્યુતકોષો કેટલાંક દ્રવ્યોમાંથી તૈયાર કરી શકાય છે : અનુપ્રયોગ-વિનિયોગ (applications) : પ્રાથમિક કોષ(કે બૅટરી)નો ઉપયોગ એકદિશ પાવર (dc power) તરીકે થાય છે. તેમાં નીચેની જરૂરિયાતો મહત્વની હોય છે : (1) જ્યાં વિદ્યુતભારિત કરવાની સામગ્રી કે પાવર સહેલાઈથી ઉપલબ્ધ ન થાય તેમ હોય ત્યાં, (2) જ્યાં સુગમતા મહત્વની બાબત હોય ત્યાં; જેમ કે હાથમાં કે ખિસ્સામાં રાખી શકાય તેવી ફ્લૅશ-લાઇટની બાબતે, (3) જ્યાં વૈકલ્પિક પાવર તરીકે અથવા તો આરક્ષિત ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ (electrolyte) રચનાની જરૂર પડે ત્યાં; જેમ કે, ટૉર્પિડો, ગાઇડેડ મિસાઇલ અને કેટલાક આપાતકાલીન પ્રકાશ અને પાવર-બૅટરીમાં, (4) જ્યાં વિદ્યુતભારનું મૂલ્ય મહત્વનું ન હોય ત્યાં.

ગૌણ વિદ્યુતકોષ કે બૅટરીનો, ડીસી (direct current) પાવરના સ્રોત તરીકે ઉપયોગ થાય છે. તેમાં નીચેની જરૂરિયાતો મહત્વની છે :

(1) તેમાં બૅટરી પાવરનો મહત્વનો સ્રોત હોય છે અને વિદ્યુતવિભાર અને પુન:વિભારનું ચક્ર આવશ્યક હોય છે; જેમ કે, ઇલેક્ટ્રિક-સ્ટ્રીટ-ટ્રક્સ, સ્વિચિંગ લોકોમોટિવ અને સબમરીનમાં. (2) તેમાં થોડા સમય માટે વધુ પાવર વારંવાર જરૂરી હોય છે; જેમ કે, સ્વચાલિત ઉદ્યોગ(automotive Industry)માં તથા ઍરોપ્લેન-બૅટરીમાં. (3) જ્યાં વૈકલ્પિક પાવરની જરૂર હોય અને બૅટરી વિદ્યુત-નિયંત્રિત ડીસી પાવર સાથે સતત જોડેલી રહેતી હોય છે ત્યાં; જેમ કે, ટેલિફોન એક્સચેંજ, સેન્ટ્રલ સ્ટેશન સર્કિટ-બ્રેકર. આ રીતે આપાતકાલીન પ્રકાશની જરૂર હોય ત્યાં પાવર-બૅટરીનો ઉપયોગ થાય છે. (4) જ્યાં પુન:વિભાર બાદ નિમ્ન પ્રવાહ-દરે વિદ્યુતવિભારની લાંબા સમય માટે જરૂર હોય ત્યાં; જેમ કે, ઉત્પ્લવ-સેવા (buoy service). (5) જ્યાં પરિપથને ઘણી વધારે વિદ્યુતધારિતા (capacitance) ફાયદાકારક હોય ત્યાં; જેમ કે, ટેલિફોન એક્સચેંજ.

કદ : પ્રાથમિક અને ગૌણ વિદ્યુતકોષો નાના તેમજ મોટા પ્રકારના હોય છે. વિવિધ હેતુઓ માટે વિવિધ પ્રકારની રચના અને નિર્માણ કરવાનાં હોય છે. તેમનું કદ કાંડાઘડિયાળના નાના સેલ(કોષ)થી માંડીને મોટા સબમરીન વિદ્યુતકોષ જેટલું હોય છે. સબમરીનના એક જ વિદ્યુતકોષનું વજન એક ટન જેટલું હોય છે, જેવી સેવા તેવો સેલ (કોષ) તેમ હોય તો જ કિંમત, કદ, વજન કે કારકતા પ્રત્યે ધ્યાન આપી શકાય. ઑટોમોટિવ અને ઍરક્રાફટ માટેની બૅટરીમાં પાતળી ધન અને ઋણ પ્લેટો તથા આંતર-અવકાશ તદ્દન ઓછો હોય છે. જેથી વજન વધી ન જાય. આવી રચનાનો નિમ્ન તાપમાને પ્રવાહ-વિભાર-દર ઊંચો હોય છે. વૈકલ્પિક (સહાયક) બૅટરીમાં ધન ને ઋણ પ્લેટો જાડી અને તેમને જુદાં પાડનારું માધ્યમ (separator) જાડું હોય છે, જે તેને લાંબું આયુષ્ય બક્ષે છે. નવાં પ્લાસ્ટિક, નવાં દ્રવ્યો તથા આધુનિક રચના-પદ્ધતિને આધારે કદ અને દળમાં જરૂરી ઘટાડો કરી શકાય છે.

રેટિંગ : કાર્ય માટે નક્કી કરવામાં આવતું મૂલ્ય-દર. કોષમાંથી મળતો પાવર તેના તાપમાન અને પ્રવાહ-વિભારના દર ઉપર આધારિત હોય છે. આથી નિર્ગત (output) પાવરનું રેટિંગ ઍમ્પિયર-કલાકોમાં કરવામાં આવે છે. ઘણું કરીને 2.5 A લેખે 20 h (કલાક) પાવર આપવાને સક્ષમ ઑટોમોટિવ બૅટરીનું રેટિંગ 50 ઍમ્પિયર-કલાક તરીકે કરવામાં આવે છે.

પ્રાથમિક બૅટરીનું રેટિંગ સામાન્ય રીતે વિદ્યુતવિભાર માટે લાગતા કલાકોના સંદર્ભમાં કરાય છે. આ માટે વિશિષ્ટ નિયત અવરોધમાંથી નિયત અંતિમ વિદ્યુતદબાણે બૅટરીને વિદ્યુત-વિભારિત કરવામાં આવે છે.

આયુષ્ય : પ્રાથમિક અને ગૌણ વિદ્યુતકોષનાં આયુષ્ય જુદાં જુદાં હોય છે. સામાન્યત: ઑટોમોટિવ બૅટરી આશરે 300 સાઇકલ અથવા બે વર્ષ માટે ચાલે છે. ઉદ્યોગ અને ટ્રકમાં વપરાતી બૅટરી 1500થી 3000 સાઇકલ અથવા 5થી 10 વર્ષ માટે ચાલે છે. વૈકલ્પિક (સહાયક) બૅટરી 8થી 30 વર્ષ ચાલે છે. ઘણું કરીને વધુ મૂલ્યવાળા, ઘણા મોટા અને ઘણા ભારે કોષનું આયુષ્ય ઘણું વધારે હોય છે.

વિદ્યુતકોષને નિર્ધારિત આયુષ્ય બક્ષવા માટે તેને ભેજથી આરક્ષિત કરવા જોઈએ. તે સાથે સાથે સૂચવાયેલું તાપમાન ચુસ્તપણે જળવાઈ રહેવું જોઈએ.

વિશ્વસનીયતા : આજ સુધીના જાણીતા પાવર-સ્રોતમાં સંભવત: બૅટરી સૌથી વધુ ભરોસાપાત્ર છે. હકીકતે, ક્રાંતિક (critical) વિદ્યુત-પરિપથને બૅટરી વડે રક્ષણ આપવામાં આવે છે, બૅટરીની રચના કે નિર્માણમાં ગતિશીલ ઘટકો હોતા નથી, દ્રવ્યની ગુણવત્તા ઉચ્ચ કોટિની હોય છે અને તેનું નિર્માણ ચોકસાઈપૂર્વક કરેલું હોવાથી તેના પાવર માટે ખાતરી આપી શકાય છે. બૅટરીની વિશ્વસનીયતા જાળવી રાખવા માટે તેના નિર્માતાઓએ જે જે સૂચનાઓ આપી હોય તેનું ચુસ્ત રીતે પાલન કરવું જરૂરી હોય છે.

ઇટાલિયન ભૌતિક વિજ્ઞાની એ. વોલ્ટાએ (1745-1827) વિદ્યુતકોષની શોધ કરીને એકદિશ સ્થિર પ્રવાહની પ્રયુક્તિ જગતને ભેટ ધરી. આવા કોષમાં બે ભિન્ન પ્રકારના પદાર્થની પ્લેટો  જેમ કે, કાર્બન અને ઝિંક કોઈ ઍસિડયુક્ત દ્રાવણમાં રાખીને પ્રવાહપ્રણાલી તૈયાર કરી શકાય છે. કોષની અંદરની ક્રિયાવિધિ (mechanism) રસાયણશાસ્ત્ર સાથે નિસબત ધરાવે છે. પરિણામે રાસાયણિક ઊર્જાનું વિદ્યુતઊર્જામાં રૂપાંતર થતું હોઈ પ્રવાહ-પ્રાપ્તિનો હેતુ પાર પડે છે. અહીં સૌપ્રથમ આયનીકરણ(ionization)નો ખ્યાલ અગ્રસ્થાને રહે છે. જે તટસ્થ અણુ કે પરમાણુમાં એક કે વધુ ઇલેક્ટ્રૉન ખૂટતા હોય કે પછી એક કે વધુ ઇલેક્ટ્રૉન ક્યાંયથી મળે તો તેવી ક્રિયાને આયનીકરણ કહે છે. આયન ધન કે ઋણ હોઈ શકે છે. મીઠું (salt), ઍસિડ અને બેઝ જેવા કેટલાક પદાર્થો પાણીમાં ઓગાળી દેવામાં આવે ત્યારે તે આયનીકરણની ક્રિયા કરે છે; અર્થાત્ અણુ-પરમાણુનું આયન અને ઇલેક્ટ્રૉનમાં વિભાજન થાય છે. આ બંને કણો વિદ્યુતભાર ધરાવે છે.

ઉપર જણાવેલ વિદ્યુતકોષમાં સલ્ફ્યુરિક ઍસિડના દ્રાવણમાં કાર્બન અને ઝિંકના સળિયા રાખવામાં આવે છે. સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ H₂SO₄માં હાઇડ્રોજનના 2, સલ્ફરનો 1 (એક) અને ઑક્સિજનના 4 પરમાણુઓ હોય છે. સલ્ફ્યુરિક ઍસિડને પાણીમાં ઓગાળતાં નીચે પ્રમાણેની પ્રક્રિયા મળે છે :

H₂SO₄ → H⁺ + H⁺ + SO−₄

ઝિંક ધાતુ પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે; પણ તેને ઍસિડના દ્રાવણમાં રાખતાં ઝિંક-પરમાણુઓ ઝિંક-આયન બને છે, જે દ્રાવ્ય છે. ઝિંકની ધાતુમાંથી જે ઝિંક-પરમાણુ ઍસિડના દ્રાવણમાં જાય છે તે બે ઇલેક્ટ્રૉન પ્લેટ ઉપર છોડતો જાય છે. આ પ્રક્રિયા નીચે પ્રમાણે થાય છે :

Zn → Zn⁺⁺ + e^– + e^–

હવે એ જોવાનું રહે છે કે કોષ કેવી રીતે સ્થિર પ્રવાહનું નિર્માણ કરે છે. ડબલ આયન Zn⁺⁺ દ્રાવણમાં જાય છે અને તે રીતે સળિયા ઉપર બે ઇલેક્ટ્રૉન મૂકતો જાય છે. સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ દ્રાવણ (ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ) વિદ્યુતની રીતે તટસ્થ રહેવું જોઈએ. પરિણામે બે હાઇડ્રોજન આયનો (H⁺) દ્રાવણમાં કાર્બન પાસેથી બે ઇલેક્ટ્રૉન મેળવીને હાઇડ્રોજન (H) પરમાણુ બને છે. તટસ્થ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ અદ્રાવ્ય હોઈને પરપોટા સ્વરૂપે દ્રાવણની બહાર આવે છે.

કાર્બન સળિયો બે ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને બે ઇલેક્ટ્રૉનની ખાધ ભોગવે છે. ઝિંકના બે ઇલેક્ટ્રૉન બહારના વાહક તારમાંથી વહીને કાર્બન ઉપર જતાં તેની ખાધ પૂરી થાય છે. આ ઘટના શ્રેણીબદ્ધ રીતે એક સેકન્ડમાં કરોડો-અબજો વખત ઘટે છે. તેનું સીધેસીધું પરિણામ તારમાં સ્થિર પ્રવાહમાં મળે છે.

યોગ્ય એવી બે જુદી જુદી વાહક ધાતુઓની પ્લેટોને ઇલેક્ટ્રૉલાઇટમાં રાખતાં ઉપર પ્રમાણેની પ્રક્રિયાને આધારે રાસાયણિક ઊર્જાનું વિદ્યુત-ઊર્જામાં રૂપાંતર થાય છે.

પ્રતિકુલંબ વિદ્યુતભારથી કેટલા પ્રમાણમાં રાસાયણિક ઊર્જા મુક્ત થાય છે તેને આધારે વિવિધ સ્વરૂપના કોષ મળી રહે છે. આ હકીકતને અન્યથા એમ પણ વ્યક્ત કરી શકાય છે કે ‘‘જુદા જુદા કોષનું વિદ્યુત-દબાણ (voltage) જુદું જુદું હોય છે’’. કારણ કે વોલ્ટેજ એ એક કુલંબ વિદ્યુતભારદીઠ જૂલમાં વ્યક્ત કરેલી ઊર્જા છે.

ગૅલ્વૅનિક કોષ : વાહક પ્રવાહી(electrolyte)માં બે પ્લેટો (electrods) રાખવાથી આવો કોષ તૈયાર થાય છે. ગૅલ્વૅનિક (વૉલ્ટેઇક) કોષમાં પ્રત્યેક ઇલેક્ટ્રૉડ આગળ થતી રાસાયણિક ક્રિયા વડે વિદ્યુતચાલક બળ (electro motive force – EMF) પેદા થાય છે. તેમાં ઇલેક્ટ્રૉનના વહનથી વિદ્યુતપ્રવાહ મળે છે.

બે જુદી જુદી ધાતુઓને એક જ પ્રવાહી(ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ)ના સંપર્કમાં રાખવામાં આવે તો તેમની વચ્ચે વિદ્યુત-વિભવ પેદા થાય છે.

ઍસિડયુક્ત દ્રાવણમાં તાંબા અને જસતના ઇલેક્ટ્રૉડ રાખવામાં આવે તો તેમની વચ્ચે V વોલ્ટેજ પેદા થાય છે. આ બંને ઇલેક્ટ્રૉડને બહારથી વાહક તાર વડે જોડવામાં આવે તો વિદ્યુતપ્રવાહનું વહન થાય છે.

વિદ્યુતરાસાયણિક સ્થિતિમાન શ્રેણીમાં સૌથી વધારે ઉમદા (નોબલ) ધાતુ નીચા સ્થાને અને ઓછી ઉમદા ધાતુ ઊંચા સ્થાને હોય છે. ગૅલ્વૅનિક કોષમાં ઓછી ઉમદા ધાતુ પાસેથી વધુ ઉમદા ધાતુ ઇલેક્ટ્રૉન મેળવે છે. જે ધાતુ શ્રેણીમાં ઊંચા સ્થાને હોય તે કૅથોડ અને નીચા સ્થાને હોય તે ઍનોડ કહેવાય છે.

પ્રવાહીની અંદર રાખેલા બે ઇલેક્ટ્રૉડ વચ્ચે આયનોના વહનથી વિદ્યુતપ્રવાહ વહે (મળે) છે અને આ રીતે વિદ્યુતપરિપથ પૂરો થાય છે.

બંને ઇલેક્ટ્રૉડ ધાતુના હોય તો, સમય જતાં કૅથોડ ઓગળે છે અને વધુ ઉમદા ધાતુ ઍનોડ ઉપર જમા થાય છે. આ રીતે જમા થયેલ ધાતુ શુદ્ધ સ્વરૂપે હોય છે.

પ્રાથમિક ગૅલ્વૅનિક કોષમાં રાસાયણિક ઊર્જાનું વિદ્યુત-ઊર્જામાં રૂપાંતર થાય છે. આ પ્રક્રિયા બિનઉત્ક્રમણીય (irreversible) છે. સમય જતાં ઇલેક્ટ્રૉડમાં રાસાયણિક ફેરફારો થવાથી વિદ્યુતદબાણ ઘટે છે.

રાસાયણિક પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રૉલિટિક ધ્રુવીકરણ (polarisation) અટકાવીને ગૅલ્વૅનિક કોષનું વિદ્યુતદબાણ લગભગ અચળ રાખી શકાય છે. બિન-પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રૉલાઇટનો ઉપયોગ કરીને અચળ દબાણવાળા ગૅલ્વૅનિક કોષ તૈયાર કરી શકાય છે.

ઝિંક–કાર્બન બૅટરી : આ સૂકો કોષ છે; જેમાં એક ઇલેક્ટ્રૉડ તરીકે કાર્બન અને બીજો ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ લૂગદી(paste)થી આવરિત કરેલો નળાકાર ઝિંક છે. કાર્બન સળિયાની આસપાસ મૅંગેનીઝ ઑક્સાઇડ(MnO2)નું સ્તર રાખેલું હોય છે. તે કાર્બન સળિયા આગળ એકઠા થયેલા હાઇડ્રોજનને ઑક્સિડાઇઝ કરે છે અને તે રીતે તેને દૂર કરે છે. ઝિંક વપરાય તો જ વિદ્યુતદબાણ ઘટે છે; નહીંતર લગભગ અચળ રહે છે.

ફ્યુઅલ સેલ : તે એવો ગૅલ્વૅનિક કોષ છે; જેમાં ફ્યુઅલ(હાઇડ્રોજન, કાર્બન)ના ઑક્સિડેશનમાંથી પેદા થતી પ્રક્રિયા-ઊર્જા સતત ઑક્સિજન અથવા હવા વડે સીધેસીધી વિદ્યુત-ઊર્જામાં રૂપાંતર પામે છે. દહનના પરિણામરૂપે પાણી પેદા થાય છે. ફ્યુઅલ કોષ છિદ્રાળુ ઍનોડ ધરાવે છે, જ્યાં આપવામાં આવતું ફ્યુઅલ (H₂)નું નીચે પ્રમાણે અપચયન (reduction) થાય છે :

H₂ → 2H⁺ + 2e^–

આ સાથે છિદ્રાળુ કૅથોડ આગળ આપવામાં આવતા ઑક્સિડાઇઝર (O₂)નું નીચે પ્રમાણે ઑક્સિડેશન થાય છે :

2H⁺ + 2e^– + 1O₂ → H₂O

બંને ઇલેક્ટ્રૉડ(ઍનોડ અને કૅથોડ)ને ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ વડે છૂટા પાડવામાં આવે છે. આ ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ H⁺ આયનનું ઍનોડથી કૅથોડ તરફ પરિવહન થવા દે છે, પણ ઇલેક્ટ્રૉનનું વહન અટકાવી દે છે. ઇલેક્ટ્રૉન બાહ્ય પરિપથ દ્વારા કૅથોડ તરફ જાય છે. પ્રવાહના વહન વિના કોષનું વિદ્યુતદબાણ 1 V (વોલ્ટ) જેટલું પહોંચી જાય છે. પ્રવાહ વિદ્યુતદબાણની લાક્ષણિકતાઓ દ્વારા તે જુદા પડે છે. અહીં વધુ પાવર મળે છે અને ઊર્જાક્ષમતા વધુ સારી હોય છે.

પ્રવર્તમાન સ્થિતિમાં, રાસાયણિક ઊર્જાનું સીધેસીધું વિદ્યુતમાં રૂપાંતર 60 % ક્ષમતા સાથે થઈ શકે છે. પરિસ્થિતિવિજ્ઞાન(ecology)ની દૃષ્ટિએ દુરસ્ત ટેક્નૉલોજીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે તો આડપેદાશ તરીકે માત્ર શુદ્ધ પાણી મળે છે.

સંગ્રાહક કોષ : ગૌણ કોષ એ પુન: વિદ્યુતભારિત કરી શકાય તેવા ગૅલ્વૅનિક કોષ છે. તેમાં વીજાપઘટના ધ્રુવીકરણ(electrolytic polarisation)નો લાભ વિદ્યુત-ઊર્જાનો સંચય કરવામાં લેવાય છે.

લેડ-ઍસિડ-સંગ્રાહક એવો ગૌણ કોષ છે, જેમાં બે લેડ (સીસાના) ઇલેક્ટ્રૉડને સલ્ફ્યુરિક ઍસિડમાં રાખેલા હોય છે. લેડ-ઇલેક્ટ્રૉડ લેડ-સલ્ફેટના (PbSO₄ના) સ્તર વડે આવરિત થાય છે. વિદ્યુતવિભારની પ્રક્રિયા દરમિયાન ઍનોડ આગળ PbO₂ અને કૅથોડ આગળ ધાત્વિક લેડ તૈયાર થાય છે.

ઍનોડ આગળ પ્રક્રિયા → PbSO₄ + 2OH^– → PbO₂ + H₂SO₄ + 2e^– પ્રમાણે થાય છે અને કૅથોડ આગળ પ્રક્રિયા → PbSO₄ + 2H⁺ + 2e^– → Pb + H₂SO₄ પ્રમાણે થાય છે.

આ રીતે મળતો ગૅલ્વૅનિક કોષ 2.02 V વિદ્યુતદબાણ આપે છે. કોષમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ મેળવતાં, જ્યાં સુધી મૂળ સ્થિતિ લગભગ પુન: સ્થાપિત ન થાય ત્યાં સુધી આ બંને પ્રક્રિયાઓ વ્યસ્ત (inverse) રીતે ચાલે છે.

અહીં લગભગ 75 % સંગૃહીત રાસાયણિક ઊર્જાનું વિદ્યુત-ઊર્જામાં રૂપાંતર થાય છે.

પ્રાથમિક કોષની બાબતે એક મુશ્કેલી એ છે કે તેમને રિચાર્જ કરી શકાતા નથી; જ્યારે ગૌણ અને સંગ્રાહક કોષોને રિચાર્જ કરી શકાય છે. તે માટે રાસાયણિક પ્રક્રિયાને ઉલટાવવી પડે છે અને તે રીતે તેમની લગભગ મૂળ સ્થિતિ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. ગૌણ કોષને ચાર્જ કરવા માટે તેમાંથી ડીસી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે. હકીકતે અહીં કોષના ધન ધ્રુવને ડીસી સ્રોતના ધન ધ્રુવ સાથે તથા કોષના ઋણ ધ્રુવને ડીસી સ્રોતના ઋણ ધ્રુવ સાથે જોડવામાં આવે છે. વિદ્યુતભારિત પ્રક્રિયામાં થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓને કારણે કોષનો ધન ધ્રુવ PbO2નો થાય છે અને ઋણ ધ્રુવ Pbનો થાય છે. સાથે સાથે H₂SO₄ પણ મળે છે. આ રીતે કોષ ફરીથી કાર્ય કરવા તૈયાર થાય છે.

વિદ્યુતભારિત કરતાં V વિદ્યુતદબાણે I જેટલો પ્રવાહ t સમય માટે પસાર કરવામાં આવે તો વપરાતી વિદ્યુત-ઊર્જા = VIt થાય છે. વિદ્યુતભારિત થયેલા કોષનું વિદ્યુતચાલક બળ E જેટલું હોય તો વિદ્યુત-ઊર્જામાંથી મળતી રાસાયણિક ઊર્જા = EIt થાય છે. અહીં VIt જેટલી વિદ્યુત-ઊર્જામાંથી EIt જેટલી રાસાયણિક ઊર્જા મળે છે. બાકીની થોડીઘણી ઊર્જા કોષના આંતરિક અવરોધને પાર કરવા માટે ખર્ચાય છે. તે ઉષ્મામાં રૂપાંતર પામે છે. અર્થાત્ ડીસી સ્રોતનું વિદ્યુત-દબાણ V વિદ્યુતચાલક બળ E કરતાં વધારે હોવું ઘટે. અહીં કોષનો આંતરિક અવરોધ r જેટલો હોય તો,

પ્રાથમિક કોષોનું વર્ગીકરણ તેમાં વપરાયેલા ઇલેક્ટ્રૉલાઇટને આધારે થાય છે.

જલીય (aqueous) ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ બૅટરી. અહીં પાણીમાં ઍસિડ, બેઝ કે મીઠું (લવણ) લઈને ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ તૈયાર કરવામાં આવે છે. આવું દ્રાવણ 1 મ્હો/સેમી. જેટલી આયનિક વાહકતા ધરાવે છે. સામાન્યત: ઇલેક્ટ્રૉનિક વાહકતા નહીંવત્ હોય છે. લૅકલાન્શે શુષ્ક કોષ અને આલ્કલાઇન-મૅંગેનીઝ ઝિંક કોષ આવું ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ ધરાવે છે.

ધન ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ બૅટરી : અહીં ધન સ્ફટિકમય લવણ(મીઠા)નો ઉપયોગ થાય છે. અહીં મુખ્યત્વે આયનિક વાહકતા જોવા મળે છે. જલીય ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ કરતાં આની વાહકતા ઓછી હોય છે. આ પ્રકારની બૅટરીના બે વર્ગ છે : (1) સિલ્વર આયોડાઇડ જેવા ધન સ્ફટિકમય લવણ જેવું ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ; (2) આયન-વિનિમય ઝિલ્લી (ion-exchange membrane) ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ તરીકે હોય તેવા કોષ.

મીણી (waxy) ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ બૅટરી : અહીં પૉલિઇથિલીન ગ્લાયકોલ જે મીણ જેવું દ્રવ્ય છે, તેનો ઉપયોગ થાય છે. આ દ્રવ્યમાં ઓગળેલા મીણમાં થોડું લવણ ભેળવવામાં આવે છે. ઓરડાના તાપમાને આ દ્રવ્ય ધન હોય છે. આવા કોષની વાહકતા ઓછી હોય છે અને નિર્ગત પ્રવાહ મર્યાદિત હોય છે.

સંગલિત (fused) ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ બૅટરી : આ કોષમાં ઓરડાના તાપમાને ધન હોય તેવા લવણ કે બેઝનો ઉપયોગ થાય છે. ઉપયોગમાં હોય ત્યારે કોષને ગરમ કરીને ઇલેક્ટ્રૉલાઇટના ગલનબિંદુ ઉપર હોય તેવા તાપમાને જાળવી રાખવામાં આવે છે.

આલ્કલાઇન પ્રકારની સંગ્રાહક બૅટરી : આલ્કલાઇન દ્રાવણમાં થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાને અંતે વિદ્યુત-ઊર્જા મળે છે. તેને નીચે પ્રમાણે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે :

નિકલ–આયર્ન આલ્કલાઇન કોષ : અહીં નિકલ સંયોજનની ધન પ્લેટ અને આયર્નની ઋણ પ્લેટ હોય છે. થૉમસ ઍડિસને આવો કોષ વીસમી સદીના પ્રારંભમાં શોધી કાઢ્યો હતો. આ કોષમાં ધન સક્રિય દ્રવ્ય તરીકે નિકલનો હાઇડ્રૉક્સાઇડ હોય છે. ઋણ દ્રવ્ય તરીકે આયર્નનો સૂક્ષ્મ ભૂકો હોય છે.

ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ તરીકે સૂક્ષ્મ માત્રામાં લિથિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ ઉમેરેલ પોટૅશિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ હોય છે. નિકલ-આયર્નની રાસાયણિક વર્તણૂક નીચેના સમીકરણથી સમજી શકાય છે :

આવા કોષને 46° સે.થી ઊંચા તાપમાને વાપરી શકાતો નથી.

નિકલ-કૅડમિયમ આલ્કલાઇન કોષ : આવા કોષમાં નિકલ-કૅડમિયમની રાસાયણિક વર્તણૂક નીચેના સમીકરણથી સમજી શકાય છે :

આ કોષની કામગીરી ઉપર વર્ણવેલા નિકલ-આયર્ન આલ્કલાઇન કોષના જેવી હોય છે; સિવાય કે કૅડમિયમ ઇલેક્ટ્રૉડનો વિદ્યુતવિભવ હાઇડ્રોજનના વિદ્યુતવિભવ કરતાં ઓછો હોય છે, આથી કૅડમિયમ ઇલેક્ટ્રૉડ ઇલેક્ટ્રૉલાઇટ પરત્વે સંપૂર્ણપણે નિષ્ક્રિય હોય છે.

મૂળ નિકલ-કૅડમિયમ કોષને પૉકેટ તરીકે ઓળખવામાં આવતો અને તે વાલ્દમર જગ્નેરે (Waldmar Jungner) વીસમી સદીના પ્રારંભમાં શોધેલો.

જ્યાં આપાતકાલીન પાવરની જરૂર હોય ત્યાં પૉકેટ-નિકલ-કૅડમિયમ કોષ વપરાય છે. કૅડમિયમ ઇલેક્ટ્રૉડને બહુ ઓછી હાનિ થાય છે. તેને સંપૂર્ણપણે વિદ્યુતભારિત સ્થિતિમાં રાખી શકાય છે. આ સાથે તેની માવજત ખાસ કરવાની રહેતી નથી.

સિલ્વર ઑક્સાઇડઝિંક આલ્કલાઇન કોષ : અહીં સિલ્વર ઑક્સાઇડ ધન અને છિદ્રિષ્ઠ (spongy) ઝિંક ઋણ પ્લેટ તરીકે વર્તે છે. તે ઊંચી ઍમ્પિયર-અવર અને વૉટ-અવર શક્તિ (ક્ષમતા) ધરાવે છે. આ કોષની રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે પ્રમાણે અપાય છે :

આ કોષનો પ્રાથમિક અને ગૌણ કોષ તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે. લશ્કરી અને બિનલશ્કરી ક્ષેત્રે તેનો અનુપ્રયોગ થાય છે. જ્યાં જ્યાં ઓછા વજનવાળી બૅટરીની જરૂર પડે ત્યાં ખાસ આનો ઉપયોગ થાય છે.

શીતલ આનંદ પટેલ