विद्युत् घट : ऊर्जेच्या परिवर्तनाद्वारे वीज निर्माण करणारे साधन. ऊर्जेचे रूपांतर करणाऱ्या काही अन्य साधनांप्रमाणे यात हलणारे भाग नसतात, हे याचे वेगळेपण आहे. यापासून फक्त एकदिश (एकाच दिशेने वाहणारा) विद्युत् प्रवाह मिळतो. रासायनिक विद्युत् घटांत रासायनिक प्रक्रियेद्वारे विद्युत् प्रवाह मिळतो. रासायनिक विद्युत् घटांत रासायनिक प्रक्रियेद्वारे विद्युत् ऊर्जा निर्माण होते आणि प्रस्तुत नोंदीत मुख्यत्वे या घटांची माहिती दिली आहे. विद्युत् घटांच्या दुसऱ्या प्रकारात प्रारणिक (तरंगरुपी ऊर्जेच्या स्वरूपातील) ऊर्जेचे विजेत रूपांतर होते. प्रकाशविद्युत् घट, सौर विद्युत् घट व अणुकेंद्रिय विद्युत् घटमाला ही या प्रकारच्या घटांची उदाहरणे आहेत. ‘अणु केंद्रिय विद्युत् घटमाला’ ‘इंधन−विद्युत् घट’ व ‘सौर विद्युत् घट’ यांवर मराठी विश्वकोशात स्वतंत्र नोंदी आहेत. ‘प्रकाशविद्युत्’ या नोंदीत प्रकाशविद्युत् घटाची माहिती आलेली आहे. तथापि प्रस्तुत नोंदीत त्यांची थोडी माहिती दिली आहे. यांशिवाय ‘विद्युत् रसायनशास्त्र’ अशीही स्वतंत्र नोंद आहे.
विद्युत् घट हा हातातून सहज नेता येण्यासारखा ऊर्जेचा साठा आहे. अशा प्रकारे वापरायला सोपा सुटसुटीत असल्यामुळे त्याचा आगणित ठिकाणी उपयोग होऊ शकतो. मोटारगाडीतील इलेक्ट्रॉनीय यंत्रणा कार्यान्वित करण्यासाठी जसा घट वापरला जातो, त्याचप्रमाणे अवकाशयानातील आणि कृत्रिम उपग्रहांतील यंत्रणा व उपकरणे यांना विद्युत् घटांद्वारे वीज पुरविली जाते. रेडिओ ग्राही, दूरचित्रवाणी संच इ. दृक् श्राव्य साधनांमध्ये त्याचप्रमाणे विजेरी, कॅमेरा, दाढी करण्याचे यंत्र, लहान मुलांची खेळणी, श्रवणयंत्र, गणकयंत्रे (कॅल्क्युलेटर) इत्यादींमध्ये विद्युत् घट वापरले जातात. वीज पुरवठा बंद पडल्यावर आपत्काली वीज पुरवठा करण्यासाठी रुग्णालये, दूरध्वनी, संगणक इत्यादींसाठी विद्युत् घटांचा उपयोग करतात.
एखाद्या विशिष्ट उपयोगासाठी योग्य घट ठरविण्यासाठी विद्युत् घटाची पुढील दोन प्रमुख वैशिष्ट्ये विचारात घ्यावी लागतात : (१) घटाची विद्युत् दाब (वर्चस्) आणि (२) त्याची विद्युत् विसर्जन त्वरा. या वैशिष्ट्यांचे सापेक्ष महत्त्व त्या त्या उपयोगावर अवलंबून राहते. उदा., ट्रँझिस्टर अगर तत्सम इलेक्ट्रॉनीय उपकरणांसाठी वापरायच्या घटाचे वर्चस् स्थिर असणे महत्त्वाचे असते. फार मोठा वीज प्रवाह अपेक्षित नसल्याने विसर्जन त्वरेला महत्त्व न राहून घटाचे ध्रुवण गुणधर्ण विचारात घेतले नाहीत तरी चालते. याउलट विजेरीसाठी वापरण्याच्या घटाचे वर्चस् स्थिर राहणे महत्त्वाचे नसून जास्त वीज प्रवाहाची गरज असल्याने मोठी विसर्जन त्वरा असणे महत्त्वाचे ठरून घटाचे ध्रुवण गुणधर्म निर्णायक ठरतात. लहान, सुट्या घटाचा विद्युत् दाब सर्वसाधारणपणे १.५ व्होल्ट असतो. यापेक्षा जास्त विद्युत् दाब मिळविण्यासाठी अनेक सुटे घट एकत्र जोडणे आवश्यक ठरते. विद्युत विसर्जन त्वरा अँपिअर-तास (अँपिअरमधील प्रवाह गुणिले जितके तास प्रवाह वाहणार तो काल) यामध्ये मोजतात.
प्राथमिक आणि द्वितीयक अगर संचायक असे विद्युत् घटांचे दोन प्रमुख प्रकार आहेत. रासायनिक द्रव्य संपल्यामुळे अगर आयुर्मानाच्या शेवटी घाटाचे कार्य बंद पडले की, प्राथमिक घट निकामी होतो. व टाकून द्यावा लागतो. द्वितीयक घटाचे मात्र असे नसते. द्वितीयक घटामध्ये वीजनिर्मिती होत असताना उत्स्फूर्तपणे होत असलेली रासायनिक विक्रिया बाहेरुन उलट दिशेने एकदिश प्रवाह पाठवून करता येते. घटातील रासायनिक द्रव्य संपल्यावर या प्रत्यावर्तनाच्या (विक्रिया उलट सुलट दिशांनी होण्याच्या) प्रक्रियेद्वारे त्याचे पुनर्जनन करून द्वितीयक घटाचे पुनर्भारण करण्यात येऊन घट पुनःपुन्हा वापरता येतो. या गुणधर्मामुळे द्वितीयक घट विद्युत् रासायनिक ऊर्जा साठविण्याचे कार्य करीत असल्यामुळे त्यांना संचायक घट असेही म्हणतात.
घटामध्ये वापरलेल्या विद्युत् विच्छेद्याच्या (वितळविल्यास अथवा पाण्यासारख्या विशिष्ट विद्रावात विरघळविल्यास ज्याच्यामधून विद्युत् प्रवाह वाहतो अशा संयुगाच्या) सर्वसाधारण स्वरूपावरून देखील घटांचे वर्गीकरण करण्यात येते. पुष्कळशा प्राथमिक घटांत जेली अगर लगदा किंवा खळीसारखे न सांडणारे विच्छेद्य वापरले जाते. अशा घटांना ‘शुष्क घट’ म्हणण्याचा प्रघात आहे. दुसऱ्या काही प्राथमिक घटांत द्रवरूप विच्छेद्य वापरलेले असते. अशा घटांना ‘सद्रव घट’ म्हणतात. संचायक घटांत बहुधा द्रवरूप विच्छेद्य असते.
विद्युत् घट निरनिराळ्या आकारमानांत तयार करतात. इलेक्ट्रॉनीय घड्याळातील घट आकारमानाने कोटाच्या बटनाइतका लहान आणि वजनाने १.४ ग्रॅम इतका हलका असतो, तर पाणबुडीसाठी लागणाऱ्या घटाचे वजन ०.९१ मे.टन असते. घटांच्या निरनिराळ्या आकारमानांचे प्रमाणीकरण केलेले असून सर्व उत्पादक या प्रमाणभूत आकारमानांतच घटांची निर्मिती करीत असल्याने प्रत्यक्ष घट बदलताना अडचणी येत नाहीत.
विद्युत् वर्चसाच्या बाबतीतही घटांमध्ये भिन्नता असते. विजेरीत वापरायच्या प्राथमिक घटाचे वर्चस् १.५ व्होल्ट असते, तर मोटारगाडीत वापरायचे संचायक घट प्रत्येकी ६ व्होल्टचे दोन घट एकसरीत जोडून कून १२ व्होल्ट वर्चस् मिळविलेले असते.
प्राथमिक घटांचे सद्रव (द्रवयुक्त), शुष्क, संचायक वा रक्षित (रिझर्व्ह) व इंधन असे प्रकार आरहेत. सद्रव घटात विद्युत् विच्छेद्य द्रवरूप (चल) असते. पूर्वी हे घट मोठ्या प्रमाणावर वापरीत. नंतर त्यांची जागा इतर प्रकारच्या घटांनी अथवा ऊर्जास्त्रोतांनी घेतली. कमी विद्युत् दाबाची दीर्घकालीन गरज भागविण्यासाठी सद्रव घट योग्य असतात. विद्युत् अग्रांचे संक्षारण (धातूचा क्षय वा गंजणे) पाण्याची वाफ होऊन ते मोठ्या प्रमाणात निघून जाणे व गळती हे सद्रव घटातील दोष आहेत.
शुष्क घटात द्रव्ये परत भरता येत नाहीत. यातील विद्युत् विच्छेद्य हे बहुधा रबडी व लुकणासारके अचल स्वरूपाचे असते. यामुळे सद्रव घटापेक्षा यात आयन (विद्युत् भारित अणू, रेणू वा अणुगट) अधिक मंदपणे स्थलांतर करतात. म्हणून सद्रव घटापेक्षा शुष्क घटापासून कमी विद्युत् प्रवाह मिळतो. शुष्क घटातून द्रव्ये सांडत वा गळत नसल्याने शरीरावर धारण करावयाच्या श्रवणयंत्रासारख्या साधनांत वापरायला हे घट सोयीचे असतात.
संचायक घट प्रत्यक्ष वापरायच्या वेळीच सक्रियित (अधिक क्रियाशील) वा चालू करतात. शुष्क वा सद्रव घटात वापरता न येणारी अतिशय विक्रियाशील द्रव्ये संचायक घटात वापरतात. वापर करण्यापूर्वी हे घट निष्क्रय रहात असल्याने इंधन विद्युत् घट वगळता अन्य घटांपेक्षा यांचे विद्युत् संचयांचे (साठविण्याचे) आयुर्मान जास्त असते. पाणी, हवा (वायू), उष्मता व विद्युत् विच्छेद्य द्रव्य यांनी असे घट सक्रित करता येतात. (इंधन विद्युत् घटाविषयी माहिती पुढे दिली आहे).
द्वितीयक घटाचे अम्ल व अल्कधर्मी (अल्कलाइन) असे दोन प्रकार होतात. शिसे अम्ल हा एकमेव अम्ल घट असून निकेल लोह, निकेल कॅल्शियम, जस्त चांदी, कॅडमियम चांदी इ. अल्कधर्मी प्रकारचे घट आहेत.
संचायक घट, तसेच औष्णिक, अणुकेंद्रीय किंवा सौर ऊर्जेचे विजेत रूपांतर करणारे दोन वा अधिक घट जोडून ही घटमाला तयार करतात. सध्या सर्वांत छोटे विद्युत् घट ०.१ वॉट-तास ऊर्जा पुरवितात. असे घट संगणकाच्या स्मृति-मंडलात वापरतात. अनेक घटांच्या खूप मोठ्या घटमालांची ऊर्जा १० कोटी वॉट तासापर्यंत असू शकते.
विद्युत् घटांच्या विकासातील महत्त्वाचा टप्पा म्हणजे जे. एफ्. डॅनियल यांनी १८३६ मध्ये तयार केलेला आणि त्यांचेच नाव दिले गेलेला डॅनियल घट होय (आ. ३ अ). यामध्ये विध्रुवणकारकाचा उपयोग करून व्होल्टा घटांतील दोष दूर करण्यात येऊन घट दीर्घकाळ कार्यक्षम राहील आणि संक्षारणापासून मुक्त राहील अशी व्यवस्था केली होती. या घटात जस्ताची पट्टी म्हणजे ऋणाग्र (ॲनोड) सौम्य अम्लातील विद्युत् विच्छेद्यात (झिंक सल्फेट+सल्फ्युरिक अम्ल) बुडविली होती आणि तांब्याची पट्टी म्हणजे धनाग्र (कॅथोड) कॉपर सल्फेट यांमध्ये चिनीमातीचा सच्छिद्र विभाजक ठेवून ते एकमेकांपासून अलग राहतील अशी व्यवस्था केली होती. या घटापासून १.०६ ते १.०९ व्होल्ट इतके वर्चस् मिळत होते. नंतरच्या प्रयोगांत घटाच्या रचनेत थोडा बदल करून डॅनियल यांनी त्याची उभी रचना केली. या वेळी कॉपर सल्फेटाचा विद्राव ओतला. ऋणाग्र आणि धनाग्र पूर्वीप्रमाणेच ज्या त्या विद्रावात आडवे ठेवून वरून घटाचे तोंड बंद केले. या रचनेला गुरुत्व घट असे नाव पडले. गुरुत्व घटात विभाजकाचा उपयोग न करता देखील अभिसारणाच्या अभावी नैसर्गिक रीतीने दोन्ही विद्राव अलग ठेवण्यात यश येऊन घटाचे आयुर्मान वाढले.
ऋणाग्र (ॲनोड) व धनाग्र (कॅथोड) या संज्ञांचा अर्थ येते स्पष्ट करणे चित होईल. घट बाह्य विद्युत् मंडलात जोडल्यावर मंडलातून इलेक्ट्रॉनांचा प्रवाह ज्या विद्युत् अग्राकडे वाहतो त्याला धनाग्र म्हणतात. धनाग्राचे ⇨क्षपण होते. या उलट ऋणाग्रामधून बाह्य मंडलांत इलेक्ट्रॉनांचा प्रवाह वाहतो व ऋनाग्राजवळ ⇨ऑक्सिडीभवन होते. घट विसर्जित होतान ऋनाग्रावर ऋणभार असतो म्हणजेच धनाग्राच्या संदर्भात ऋणाग्र ऋण वर्चसाला असते. घट पुनर्भारित करताना मात्र ऋणाग्र धनभारित व धनाग्र ऋणभारित असते म्हणजेच विसर्जन होणाऱ्या व विद्युत् भारण होत असलेल्या घटांमध्ये धनाग्र व ऋणाग्र (ॲनोड) व धनाग्र (कॅथोड) या अर्थाने या संज्ञा वापरल्या आहेत.
विद्युत् रासायनिक घटाच्या विवरणामध्ये साधारणपणे पुढील संकेत पाळतात. ऋणाग्र प्रथम (डावीकडे) लिहून नंतर त्याच्यापुढे (उजवीकडे) धनाग्र लिहिण्याची पध्दत आहे. घटाचे नामकरण करताना ही पध्दती वापरतात. उदा., जस्त−सिल्व्हर ऑक्साइड घटाचा अर्थ या घटात जस्त हे ऋणाग्र व सिल्वर ऑक्साटिड हे धनाग्र आहे, असा होतो.
इ. स. १९७० पर्यंत प्राथमिक घटांमध्ये प्रामुख्याने जस्त−ऋणाग्र आधारित प्रणाली वापरली जात असे. कार्बन−जस्त जोडीच्या मूळच्या लक्लांशे घटात केलेल्या सुधारणांमुळे घटांच्या कार्यक्षमतेत उत्तरोत्तर प्रगती होत गेली. त्याचबरोबर ऋणाग्र−धनाग्र यांच्यासाठी नव्या जोड्या वापरून केलेल्या प्रयोगांमुळेही बरीच सुधारणा झाली. उदा., जस्त−मर्क्युरिक ऑक्साइड, अल्कलाइन−मँगॅनीज डाय-ऑक्साइड जस्त−सिल्व्हर ऑक्साइड. इ. जोड्या ऋणाग्र−धनाग्रासाठी वापरल्या गेल्या.
घटांच्या कार्यक्षमतेत सुधारणा करण्याच्या उद्दिष्टाबरोबर शक्तिघनता, संचयन-क्षमता, निधाय-आयुर्मान (क्रियाशीलता टिकून रहाण्याचा काल) आणि शीत तापमानाला क्रियाशीलता इत्यादींत सुधारणा करण्याच्या दिशेने प्रयोग होत राहिले. शक्ति घनतेत वाढ होण्याच्या दृष्टीने लिथियम ऋणाग्र आधारित प्रणाली आणि कॅडमियम, मॅग्नेशियम, इंडियम, बिस्मथ इ. विशेष द्रव्ये धनाग्रासाठी वापरून पुष्कळ प्रयोग करण्यात आले. यामुळे कार्बन−जस्त आणि अल्कली मँगॅनीज−घटांच्या
१२०/१५२ आणि १२२ ते २६८ |
[वॉट ×तास] |
शक्तिधनतेपासून पारा जस्त आणि चांदी जस्त घटांच्या |
[डेमी.]३ |
३००/५०० आणि ४४०/५५० |
[वॉट×तास ] |
शक्ती-घनतेपर्यंत मजल मारली गेली. |
[डेमी.]३ |
लिथियम-आधारित कार्बनी विद्युत् विच्छेद्य घटांपासून यापेक्षाही जास्त शक्ती-घनता
{ |
४००ते १००० |
[वॉट ×तास] |
} |
मिळते. |
[डेमी.]३ |
शक्ती घनतेतील वाढीप्रमाणेच शीत तापमानाला क्रियाशील राहण्याच्या घटांच्या क्षमतेतही अलीकडील काळात पुष्कळ प्रगती झाली आहे. मॅग्नेशियम मॅक्नेशियम परक्लोरेट घट− ४०० से. इतक्या कमी तापमानाला देखील उत्कृष्टपणे क्रियाशील राहतो. घटांचे निधाय-आयुर्मान वाढविण्याच्या प्रयत्नांना देखील यश येऊन ५ ते १० वर्षांचे निधाय-आयुर्मान असणाऱ्या मर्क्युरी (पारा)−कॅडमियम घटाची निर्मिती करून प्रगतीचा मोठा टप्पा गाठला गेला आहे. घटाची वरील बाजू बंद करण्याच्या तंत्रज्ञानातील प्रगती आणि प्लॅस्टिकाचा वापर यांमुळे घट प्रणालींच्या विशेषकरून अत्यंत क्रियाशील लिथियम ऋणाग्र असणाऱ्या घटांच्या विकासास मोठा हातभार लागला आहे.
प्राथमिक घटात इंधनाच्या ऑक्सिडीकरणातून विद्युत् ऊर्जा मिळते. रासायनिक संयुगाचे जेव्हा ऑक्सिडीकरण होते तेव्हा त्यातील इलेक्ट्रॉनांचे ऑक्सिडीकारकाकडे स्थलांतर होते. इलेक्ट्रॉन देणाऱ्या संयुगाच्या मुक्त ऊर्जेत घट होऊन ही प्रक्रिया स्वयंस्फूर्तपणे होऊ शकते. योग्य परिस्थितीत इलेक्ट्रॉनांची देवाण-घेवाण घटाचे विद्युत् अग्र आणि विद्युत् विच्छेद्य यांच्यात होऊ शकते. यालाच विद्युत् रासायनिक विक्रिया अगर विद्युत् अग्र विक्रिया असे नाव आहे. अशी विक्रिया प्राथमिक घटात सतत चालू राहण्यासाठी एका विद्युत् अग्रापाशी ही विक्रिया एका दिशेने दोत असेल, तर दुसऱ्या अग्राजवळ ही विक्रीया उलट दिशेने न होत राहणे आवश्यक ठरते. म्हणजेच विद्युत् ऊर्जा निर्माण करीत असलेल्या प्राथमिक घटामध्ये इंधन रुपातील विक्रिया घटक ऑक्सिडीभूत होऊन ऋणाग्राला इलेक्ट्रॉन देतो. बाह्य मंडलातून हे इलेक्ट्रॉन धनाग्राद्वारे घटातील विच्छेद्यात शिरतात आणि धनाग्रापाशी ऑक्सिडीकारकाच्या रचनेत समाविष्ट झाले की, ऑक्सिडीकारकाचे क्षपण होते आणि त्याची ऑक्सिडीकरण अवस्था कमी होते. घटामधून जेव्हा विद्युत् निर्मिती होत असते तेव्हा ऋणाग्र नेहमी ऋण भारित आणि धनाग्र धन भारित असतो.
ऋणाग्रामधील इलेक्ट्रॉन बाह्य मंडलात सोडले गेल्याने ऋणाग्राचा ऋणभार घटून ऋणाग्र धनाग्राच्या वर्चसांतरामध्ये होणारी संभाव्य घट ऋणभार घटून ऋणाग्र धनाग्राच्या वर्चसांतरामध्ये होणारी संभाव्य घट विद्युत् विच्छेद्यातून ऋण आयनाचा ऋण आयनाचा ऋणाग्राला पुरवठा होऊन रोखली जाते. घट कार्यान्वित झाल्यानंतर धन आणि ऋण आयनांचा योग्य त्या ठिकाणी गरजेप्रमाणे विद्युत् विच्छेद्यातून पुरवठा होऊन घटाच्या सर्व भागांतील रासायनिक द्रव्यात संतुलन राखले जाते. बाह्य मंडलातील विद्युत् प्रवाहरूपाने धनाग्राकडे येणारे इलेक्ट्रॉन धनाग्रांमधून विद्युत् विच्छेद्यात शिरल्यावर रासायनिक प्रक्रियाद्वारे त्यांचा धनाग्र द्रव्याच्या संरचनेत समावेश होऊन धनाग्र क्षपित होऊन कमी ऑक्सिडीकरण अवस्थेत रूपांतर होते. अशा प्रकारे ऋणाग्र व धनाग्राजवळ परस्परांच्या उलट क्रिया चालू राहून घटातून विद्युत् निर्मिती होते.
धनाग्रामधील विक्रिया घटकाला (म्हणजेच ऑक्सिडीकारकाला) पुष्कळदा विध्रुवणकारक असेही म्हणतात. प्राथमिक घटांमध्ये वीजनिर्मिती होताना धनाग्र प्रक्रियेतून हायड्रोजनाची निर्मिती होऊन तो धनाग्रामध्ये शोषला जातो व त्यामुळे घटाचे ध्रवीभवन होऊन त्याच्या वीजनिर्मिती कार्यात अडथळा येतो. अशी समजूत होती. अशा परिस्थितीत धनाग्रामधील विक्रिया घटक हायड्रोजनाशी रासायनिक विक्रिया करून घटाचे ध्रवीकरण कमी करता, अशा समजूतीतून त्याला ‘विध्रुवणकारक’ असे नाव दिले गेले होते परंतु अलीकडील काळातील विद्युत् अग्र यंत्रणेच्या अभ्यासातून असे आढळले आहे की, पुष्कळशा घटांमध्ये धनाग्राजवळ हायड्रोजनाची निर्मिती अगर विसर्जन होत नाही, तरीदेखील धनाग्रामधील प्रमुख विक्रिया घटकाला विध्रुवणकारक असे म्हणण्याचा प्रघात चालू राहीला आहे.
कार्बन-जस्त-झिंक क्लोराइड घटातील विक्रिया : या विक्रियांद्वारे प्राथमिक शुष्क घटाचे कार्य अधिक स्पष्ट होते. या घटाला ‘झिंक क्लोराइड लक्लांशे घट’ अगर ‘लक्लांशे शुष्क घट’ अशीही नावे आहेत. विजेरी, कॅमेऱ्यातील चमक दिवा आणि खेळणी यांत आणि इतर सर्वसाधारण उपयोगांसाठी हे घट वापरले जातात. घटाची डबी जस्ताची असून तिचा आतील पृष्ठभाग ऋणाग्र म्हणून वापरतात (आ. ६) घटांच्या मध्यभागी ठेवलेल्या कार्बनाच्या कांडीचा उपयोग बाह्य विद्युत् मंडलातून धनाग्राकडे येणारा विद्युत् प्रवाह संकलित करण्यासाठी होतो. मँगॅनीज डाय ऑक्साइड आणि कार्बनाची पूड यांचे मिश्रण धनाग्र द्रव्य म्हणून वापरतात आणि ते घटामधील कार्बनकांडीभोवती घट्ट दाबून बसविलेले असते. अमोनियम क्लोराइड, पाणी आणि झिंक क्लोराइड याच्या मिश्रणाचा लगदा विद्युत् विच्छेद्य म्हणून वापरतात. जाड कागद अगर पुठ्ठा यांसारखे सच्छिद्र पटल विद्युत् विच्छेदात पूर्ण भिजवून ऋणाग्र धनाग्र यांमध्ये विभाजक पटल म्हणून वापरतात. विभाजकामुळे ऋणाग्र धनाग्रामधील प्रत्यक्ष संपर्क टाळला जाऊन घट वापरात नसताना त्याच्यामधील रासायनिक विक्रिया थांबते आणि ऋणाग्राची (जस्ताची) अकाली झीज न झाल्याने वटाच्या आयुर्मानात वाढ होते.
ऋणाग्राच्या पृष्ठभागावरील जस्तीचे अणू ऑक्सिडीभूत होऊ लागल्याबरोबर ऋणाग्रावर इलेक्ट्रॉन जमा होऊ लागतात आणि घटाची विद्युत् निर्मिती प्रक्रिया सुरू होते. जस्ताच्या अणूतील दोन इलेक्ट्रॉन ऋणाग्राच्या पृष्ठभागावर जमा होतात आणि उरलेल्या अणूचा भाग धन विद्युत् भारीत आयन होऊन ऋणाग्रापासून अलग होतो. ही विक्रिया पुढील समीकरणाने मांडतात:
Zn → Zn+++2e− … …… … (१)
अशा प्रकारे ऋणाग्रावर जादा ऋण भार जमा होऊन धनाग्रापेक्षा तो जास्त ऋण भारित होतो.
2 MnO2 + H2O + 2 e−→ Mn2O3+ 2 OH− (२)
या विक्रियेद्वारे घटाची दुसऱ्या अर्ध्या भागातील विसर्जन क्रिया मांडली जाते. या विक्रियेबरोबरच दुसरी द्वीतीयक विक्रिया होते.
या दुसऱ्या द्वितीयक विक्रियेमध्ये हायड्रॉक्साइडाच्या ऋण भारित आयनाचा विदलित अमोनियमाच्या धन भारित आयनाबरोबर संयोग होऊन अमोनिया आणि पाणी यांचे रेणू तयार होतात.
NH4CL →NH4++ Cl- (३)
NH4++ OH−→ NH3+H2O (४)
या निरनिराळ्या विक्रियांद्वारे मँगॅनीज डाय-ऑक्सिड संपेपर्यंत घटातून विद्युत् निर्मिती होत राहते. मँगॅनीज डाय-ऑक्साइड संपल्यावर घटातून विद्युत् निर्मिती बंद होऊन घट निकामी होतो. निकामी झाल्यावर लगेचच बाह्य विद्युत् मंडलापासून घट बाजूला काढणे इष्ट असते. घटातून विद्युत् निर्मिती थांबल्यावरही त्यातील विद्युत् विच्छेद्यामुळे घटाच्या भांड्याच्या पृष्ठभागाची झीज होऊन त्याला भोके पडण्याची शक्यता असते व त्यातून विद्युत् विच्छेद्य बाहेर सांडून विद्युत् उपकरणाची हानी होऊ शकते.
घटातून निर्माण झालेली एकदिश विद्युत् ऊर्जा मोजण्यासाठी अँपिअर प्रवाह × एकून कालावधी × त्या कालावधीतील सरासरी विद्युत् दाब हा गुणाकार करावा लागतो. उदा., जस्त मँगॅनीज डाय-ऑक्सिड शुष्क घटामधील जस्ताचे रासायनिक सममूल्य वजन ३२.५ ग्रॅम मँगॅनीज डाय ऑक्साइडाचे ८७ ग्रँम या विद्युत् अग्रांच्या एक रासायनिक सममूल्य वजनाच्या विसर्जनात ३२.५ ग्रॅम जस्त विद्युत् विच्छेद्यात विरघळेल आणि ८७ ग्रॅम मँगॅनीज डाय-ऑक्साइडाचे हायड्रोजन आणि जस्ताचे आयन असणाऱ्या दुसऱ्या ऑक्साइडामध्ये रूपांतर होईल. थोडे विद्युत् विच्छेद्यही वापरले जाऊन संपेल. एक रासायनिक सममूल्यापासून १ फॅराड किंवा ९६,५०० कुलंबचा म्हणजेच प्रतितासाला २६.८ अँपिअर प्रवाह निर्माण होतो. घटाचे वर्चस् सरासरी १.२ व्होल्ट आहे, असे समजल्यास घटातून ३२.२ वॉट-तास इतकी एकदिश विद्युत् ऊर्जा मिळेल. समीकरणाने मांडावयाचे झाल्यास
ऊर्जा (जूल) = nFV
(येथे n= विसर्जन झालेले रासायनिक सममूल्य वजन, F=फॅराडे स्थिरांक -९.६४८ ×१०४कुलंब मोल आणि V= विसर्जन कालातील सरासरी विद्युत् दाब हा स्थिर असला पाहिजे असे नाही)
जस्त−मँगॅनीज डाय-ऑक्साइड घट प्रणाली मुलांची खेळणी, विजेरी, रेडिओग्राही, फित ध्वनिमुद्रक, कॅमेऱ्यातील चमक इत्यादींसाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जातात. यांचे वर्गीकरण त्यात वापरलेल्या विद्युत् विच्छेद्याच्या स्वरूपावरून केल्यास पुढील तीन प्रकार आढळतात (१) लक्लांशे अगर कार्बन−जस्त घट, (२) जस्त−क्लोराइड घट आणि (३) अल्कधर्मी घट, यांपैकी जस्त−क्लोराइड घट हे लक्लांशे घटाचे विशेष आधुनिक रूप असून याबाबतची माहिती याअगोदर दिलेली आहे.
अल्कधर्मी मँगॅनीज घट : या घटांची विध्रुवण कार्यक्षमता उच्च प्रतीची असल्याने उच्च विसर्जन त्वरा असणाऱ्या घटांमध्ये याचा समावेश होतो. यंची शक्ती-घनता (वॉट/सेंमी३.) सर्वांत जास्त असते. यांची रचनादेखील अगदी वेगळी असते. दंडगोल आणि बटनाच्या आकारांतील या घटांचे उत्पादन १९५०−६० या दशकात सुरू झाले. प्राथमिक आणि पुनर्भरणक्षम अशा दोन्ही प्रकारांत हे घट मिळतात. भारी विद्युत् प्रवाहाचा दीर्घकाळ पुरवठा करण्यासाठी त्याचप्रमाणे महोर्मी विद्युत् प्रवाहाची गरज भागविण्यासाठी हे घट विशेष उपयुक्त आणि फायदेशीर ठरतात.
अल्कधर्मी घट दिसण्यात कार्बन-जस्त (लक्लांशे) घटांसारखेच असतात. दोन्हीमध्ये ऋणाग्र आणि धनाग्रासाठी एकाच प्रकारच्या रासायनिक द्रव्यांचा उपयोग केलेला असतो आणि त्यांच्यातील रासायनिक विक्रियांमध्ये देखील सारखेपणा असतो. असे असले, तरी अनेक दृष्टींनी त्याच्यात वेगळेपण असते.
अल्कधर्मी मँगॅनीज घटात जस्ताच्या मिश्रधातूच्या चूर्णाचा ऋणाग्र, उच्च शुध्दतेचे मँगॅनीज डाय-ऑक्साइड आणि ग्रॅफाइट याच्या उच्च दाबाखालील मिक्षणाचा धनाग्र आणि पोटॅशियम हायड्रॉक्साइड हे तीव्र अल्कधर्मी विद्युत् विच्छेद्य असते. का पोलादी डबीत मध्यभागी जास्त विस्तृत पृष्ठभाग असणाऱ्या जस्ताच्या मिश्रधातूचा सच्छिद्र ऋणाग्र ठेवून त्याचा विद्युत् विच्छेद्याशी संपर्क करतात. खूप सच्छिद्र असल्याने ऑक्सिडीकरण क्रिया लवकर होते. डबीच्या आतील मागाचे टोक उच्च घनतेच्या धनाग्राला जोडलेले असल्यामुळे डबीचा पृष्ठभाग बाह्य विद्युत् मंडलातून धनाग्राकडे येणारा प्रवाह संकलित करतो. उच्च संवाहकतेच्या विद्युत् विच्छेद्यामुळे घटाचा अंतर्गत रोध खूप कमी असतो. घटाला सर्वांत बाहेरून का पोलादी डबीचे वाताभेद्य कवच असून ते रासायनिक विक्रियेत भाग घेत नाही त्याचप्रमाणे विद्युतीय दृष्ट्या ते अलगपणे चढविलेले असते.
जस्त−मर्क्यूरिक ऑक्साइड घट : (यालाच मर्क्युरी घट असेही म्हणतात). अल्कधर्मी विद्युत् विच्छेद्य घट प्रणालीतला हा घट आहे. घड्याळे आणि श्रवणयंत्रातील ‘बटन घट’ या प्रकारात हा खूप वर्षे वापरात आहे. अलीकडील काळात दंडगोलाकार आणि बटन या दोन्ही प्रकारांत हा तयार करतात. मर्क्यूरी घटाचे ऊर्जा/वजन हे गुणोत्तर कार्बन−जस्त घटाच्या तुलनेत खूप जास्त असते. कारण त्याच्या रचनेत उच्च ऊर्जा घनता असलेली द्रव्ये वापरतात. नेहमीच्या घटांच्या तुलनेत मर्क्यूरी घटांचे आकारमान तेवढ्याच श्रमतेच्या नेहमीच्या घटाच्या १/३ एवढेच असते. विद्युत् विसर्जन होत असताना घटाचे वर्चस् (१.३ व्होल्ट) स्थिर रहात असल्याने प्रमाण संदर्भ घट म्हणून याचा उपयोग होतो.
घट कार्यान्वित झाल्यावर पुढील विक्रिया होतात. ऑक्सिडीकरणामुळे ऋणाग्रावर ऋण भारित इलेक्ट्रॉन जमा होतात. विद्युत् विच्छेद्याबरोबरीत विद्युत् संपर्कामुळे ऋणाग्र आणि धनाग्रामध्ये वर्चसांतर निर्माण होऊन बाह्य मंडलाला घट जोडल्याबरोबर ऋणाग्रावरील इलेक्ट्रॉनांचा विद्युत् प्रवाह बाह्य मंडलातून धनाग्राकडे वाहण्यास सुरूवात होते. त्यामुळे ऋणाग्राच्या वर्चसामध्ये बदल होऊ नये म्हणून विद्युत् विच्छेद्यातून ऋण भारित हायड्रॉक्साइड आयन (OH–) ऋनाग्राकडे जातात आणि पुढील विक्रिया होते:
Zn+2 OH−→ ZnO+H2O … ……… …….. (५)
बाह्य मंडलातून धनाग्राकडे आलेल्या इलेक्ट्रॉनांमुळे धनाग्रांचे वर्चसांतर बदलू नये म्हणून विद्युत् विच्छेद्यातून धन भारित हायड्रोजन आयन (H+) पुढील विक्रियेद्वारे धनाग्राचे क्षपण करतात.
Hgo+2H+ → Hg +H2O ..(६)
मुळात OH−आणिH+ हे आयन पाण्याच्या रेणूच्या विदलनातून निर्माण झालेले असल्याने वरील विक्रिया (५) आणि (६) मधील पाण्याचे रेणू (H2O) विद्युत् विच्छेद्यात परत जाऊन तेथील पाण्याचे प्रमाण स्थिर ठेवतात. ही संकलित रासायनिक विक्रिया पुढीलप्रमाणे मांडली जाते :
Zn+Hgo → ZnO + Hg …… ……… ………(७)
या विक्रियेद्वारे जस्ताच्या दर ग्रॅममागे ८२० मिलीअँपिअर-तास इतकी वीज मिळते. या विक्रियेतून धातूच्या स्वरूपात पारा तयार होतो, परंतु तो विद्युत् संवाहक असल्याने त्याचा घटाच्या कार्यात काहीच अडथळा होत नाही. ऊष्मागतिकीय दृष्ट्या पाण्याबरोबरील संबंधांत जस्त अस्थिर असून तीव्र अल्कधर्मी विद्रावात त्याच्या स्वविसर्जित होऊन हायड्रोजन निर्माण होण्याकडे कल असतो. जस्त ऋणाग्राची झीज कमी व्हावी म्हणून जस्ताच्या चूर्णाचे पाऱ्याबरोबरील मिश्रण वापरतात. घटाच्या वरील बाजूच्या झाकणाचा आतील भागदेखील विद्युत् रासायनिक दृष्ट्या जस्त ऋणाग्राला अनुरूप असावा लागतो.
जस्त−सिल्व्हर ऑक्साइड घट : लघुरूपातील ही अल्कधर्मी घट प्रणाली आहे. मर्क्यूरी घटाप्रमाणे रचना असणाऱ्या या घटात धनाग्रासाठी सिल्व्हर ऑक्सिड ऋणाग्रासाठी जस्ताचे चूर्ण आणि पोटॅशियम किंवा सोडियम हायट्रॉक्साइड हे विद्युत् विच्छेद्य वापरतात (आ.९). या घटाचे आकारमान आणि वजन सारख्याच क्षमतेच्या शिसे-अम्ल अगर निकेल-कॅडमियम घटांच्या निम्म्याहून कमी असते. लघुरूप शक्तिस्त्रोताचा मोठा हिस्सा म्हणजे हे घट होत. लघुरुपे घटांच्या रचनेतील प्रमुख उद्दिष्ट म्हणजे लघुरूप धारकातून जास्तीत जास्त ऊर्जा-घनता मिळविणे हे होय. हे साधताना कोठे तरी तडजोड करावी लागते. कारण घटांचे घनफळ जसे कमी होते तशी त्याची आयतनी (मापी) ऊर्जा घनतादेखील कमी होते आणि निरूपयोगी घनफळाला (डबीचा न वापरलेला भाग, सीलसाठी सोडलेली जागा इ.) फार महत्त्व येते.
या घटाची प्रमुख वैशिष्ट्ये अल्कधर्मी मँगॅनीज डाय ऑक्साइड घटाप्रमाणेच आहेत. फक्त या घटाचे अपूर्ण मंडल वर्चस् (१.५ व्होल्ट) जास्त असते आणि किंमतही जास्त असते. घटातील संकलित विक्रिया समीकरण पुढीलप्रमाणे आहे.
Zn(s) +AG2O (s)→ ZnO (s) +2AG (s) …… ……. ………….(८)
(कंसातील s अक्षर घनावस्था दर्शविते). ज्याप्रमाणे यातील विद्युत् विच्छेद्य सोडियम अगर पोटॅशियम हायड्रॉक्साइड असू शकते. त्याचप्रमाणे धनाग्रासाठी एकसंयुजी (Ag2O) किंवा द्विसंयुजी (AgO) सिल्व्हर
विध्रुवक−हवा किंवा जस्त−हवा शुष्क घट : प्राथमिक शुष्क घटापासून उच्च ऊर्जा घनता मिळविण्याचा व्यावहारिक उपाय म्हणजे हवेतील ऑक्सिजन द्रायूरूप धनाग्र म्हणून वापरणे हा होय. त्यामुळे घटाचे सर्व घनफळ ऋणाग्र आणि विद्युत् विच्छेद्यासाठी वापरता येईल. जस्त ऋणाग्र वापरला, तर दर वॉट तासासाठी कमी किंमतीत दीर्घ आयुर्मान असलेला घट तयार होईल. मात्र घटाची रचना अशी हवी की, या हवेतील ऑक्सिजनाचा ऋणाग्रावर परिणाम होऊन घट निकामी होईल.
जस्त−हवा घट मर्क्युरिक घटासारखाच असतो. (आ. १०). याच्यातही जस्ताच्या बारीक चूर्णाचे पाऱ्याबरोबर एकत्रीकरण करून ऋणाग्र तयार करतात आणि पोटॅशियम हायड्रॉक्साइड विद्युत् विच्छेद्य वापरतात. मर्क्युरी घटापेक्षा याचे वेगळेपण म्हणजे या घटात हवेला आता येण्यासाठी भोक ठेवतात. घटातील धनाग्राच्या भागात विक्रियाशील कार्बनाचा पातळ थर असतो तो आत आलेल्या हवेतील ऑक्सिजनाचा उपयोग कार्यकारी धनाग्र म्हणून करतो. हा घट वापरण्यापूर्वी बंदीस्त करून ठेवावा लागतो. नाही तर तो कोरडा होण्याची शक्यता असते.
याचप्रमाणे ॲल्युमिनियम−हवा शुल्क घट बनविण्याचे प्रयत्न चालू आहेत. हा घट वजनाला हलका असतो. मात्र स्थैर्य व अभिकल्प यांच्या दृष्टीने यात काही अडचणी येतात. त्यामुळे अजून तरी याचे उत्पादन यशस्वी झालेले नाही. मात्र अल्युमिनियमाच्या चांगल्या मिश्रधातू बनवनिण्याचे व संक्षारण रोखण्यासाठी तंत्रे विकसित करण्याचे प्रयत्न होत आहेत. लोखंड−हवा घट बनविण्याचे प्रयत्न होत आहेत. काही धातू−हवा घट अनेक वर्षांपासून वापरात असून ते स्वस्त पडतात.
वायू सक्रियित घट : यांपैकी क्लोरीन घटात क्लोरीन वायू टाकीतून वा अन्य उद्गमाकडून पुरवितात. हा वायू जल प्रतिसारक सक्रियित कार्बनावर अधिशोषित होतो. क्लोरीन व जस्त ही विद्युत् अग्रे झिंक क्लोराइड विद्रावात बुडविलेली असतात. क्लोरिनाचा दाब १ वातावरण दाबाएवढा असताना या घटाचा विद्युत् दाब २.०५ व्होल्ट असतो. द्रवरूप क्लोरीन वापरून हा घट उच्च दाबालाही वापरता येतो.
पाणी-सक्रियित घट : मॅक्नेशियम आणि सिल्व्हर क्लोराइड (किंवा क्यूप्रस क्लोराइड) ही यातील विद्युत् अग्रे असून ती सागरी पाण्यात बुडवून सक्रियित केली जातात. ऊर्ध्वपातित वा नळाच्या साध्या पाण्यातही ती कमी कार्यक्षमतेने काम करतात. सक्रियित केल्यावर काही काळानंतर या घटात कमाल विद्युत् दाब निर्माण होतो. बहुत करून सागरी वा वातावरणवैज्ञानिक कामांसाठी हे घट वापरतात.
उष्णता-सक्रियित घट : (औष्णिक घट) अशा नमुनेदार घटात कॅल्शियम व चांदी ही विद्युत् अग्रे आरणि लिथियम क्लोराइड, पोटॅशियम क्लोराइड व थोडे पोठॅशियम क्लोरेट यांचे मिश्रण हे विद्युत् विच्छेद्य म्हणून वापरतात. उष्णतेने सक्रियित केल्यावर विद्युत् विच्छेद्य वितळते आणि आयनांचे स्थलांतर होऊन घटाचे कार्य चालू होते. असक्रियित अवस्थेत या घटाचे संचायक आयुर्मान अतिशय दीर्घ असते. ४०१० से. तापमानला नमुनेदार घट दर किग्रॅ. वजनामागे सु. ४५ वॉट तास ऊर्जा देतो.
विद्युत् विच्छेद्य सक्रियित घट : याची विद्युत् अग्रे बहुशः कोणत्याही द्रव्याची असू शकतात व ती विविध विद्युत् विच्छेद्य द्रव्यांनी सक्रियित होतात. उदा., शिसे व लेड ऑक्साइड ही विद्युत् अग्रे सल्फ्यूरिक, परक्लोरिक, फ्ल्युओबोरिक किंवा फ्ल्युओसिलिसिक अम्ल या विद्युत् विच्छेद्याने सक्रियित करतात. जस्त व सिल्व्हर ऑक्साइड ही विद्युत् अग्रे पोटॅशियम हायड्रॉक्साइडाने सक्रियित करतात. हे घट मुख्यत्वे लष्करी साधनसामग्रीत वापरतात.
इतर प्राथमिक घट : इतर अनेक प्रकारचे प्राथमिक घट असून त्यांचा वापर अल्प प्रमाणात होतो. उदा., निश्चित विद्युत् दाब निर्माण करणारे क्लार्क घट (जस्त−मर्क्युरस सल्फेट−मर्क्यूरी घट विद्युत् दाब १.४३४ व्होल्ट) व वेस्टन घट (कॅडमियम−मर्क्य्यूरस सल्फेट−मर्क्यूरी घट विद्युत् दाब १.१९ व्होल्ट). मॅग्नेशियम−सिल्व्हर क्लोराइड आणि मॅग्नेशियम−लेड क्लोरिड हे घट सामान्यपणे सागरी पाप्यामध्ये करावयाच्या कामांसाठी वापरतात. जेव्हा असा घट सागरी पाण्यात बुडविण्यात येतो. तेव्हा खारट पाणी हे विद्युत् विच्छेद्य म्हणून कार्य करते.
घनरूप विद्युत् विच्छेद्य वापरणारे नवीन घट पुढे आले आहेत. यांतील विद्युत् विच्छेद्य म्हणजे संयुगाचे मिश्रण असते. विद्युत् विच्छेद्याच्या स्फटिकीय संरचनेतील एका ठिकाणाहून आयन दुसऱ्या ठिकाणी सावकाश जाऊ शकतील अशा प्रकारचे हे मिश्रण असते. सिल्व्हर−सिल्व्हर रुबिडियम आयोडाइड−आयोडिन आणि लिथियम−लिथियम आयोडाइड−लेड आयोडाइड मिश्रणाचे घट ही या घटांची उदाहरणे आहेत. आयनयुक्त बहुवारिकांच्या (अनेक लहान अणुसमुच्चयरूपी एकके म्हणजे एकवारिके एकमेकांस जोडली जाऊन साखळीसारख्या स्वरूपात बनलेल्या संयुगांच्या) विद्युत् घटमालांविषयी व्यापक प्रमाणात संशोधन करण्यात येत हे. बहुवारिकाच्या खास संरचनेद्वारे अथवा रासायनिक वा विद्युत् रीतीने भारित आयन घालून या घटमालांतील विद्युत् अग्रसंवाहकता प्राप्त केलेली असते.
इंधन विद्युत् घट : यात इंधनामधील रासायनिक ऊर्जेचे सरळ विजेत रूपांतर होते. यातील क्रियाशील द्रव्ये (उदा हायड्रोजन हायड्रोकार्बन यांसारखी इंधन व ऑक्सिजन वा ऑक्सिडीकारक) बाहेरून पुरविली जातात. त्यांचा पुरवठा चालू असेपर्यंत घटाचे कार्य अखंडपणे चालते. यामुळे हा घट इतर घटांपेक्षा अधिक काळ काम करू शकतो. तसेच यांचे कार्य चालू असताना विद्युत् विच्छेद्यात रासायनिक बदल होत नाही. शिवाय सुधारित प्रकारात ठराविक कालावधीने विद्युत् विच्छेद्यांची भरपाई करता येते. या घटात मूळ इंधन सरळच वापरता येत असल्याने हे घट स्वस्त पडतात. अन्य घटांत अतिशुध्द धातूंची गरज असते. सिध्दांततः इंधन−विद्युत् घट १०० टक्क्यांच्या जवळपास कार्यक्षमता गाठू शकतो.
पेट्रोल, नैसर्गिक इंधन वायू यांसारख्या अधिक स्वस्त इंधनांचा या घटांत वापर करण्याच्या दृष्टीने संशोधन चालू आहे. हे घट लहान असून ते चालविण्याचा खर्च कमी येतो. म्हणून त्याचा अनेक प्रकारे उपयोग होऊ शकेल. उदा., लहान जहाजावरील व घरगुती वापराच्या विजेचा पर्यायी उद्गम, हत्यारे व तर साधने यांसाठी सुवाह्य शक्ती−संयंत्र म्हणून यांचा वापर करण्याचे प्रयत्न चालू आहेत. [⟶ इंधन-विद्युत् घट].
लिथियम घट : आधुनिक विद्युत् घटांत लिथियम धातूचा उपयोग बराच होतो, कारण लिथियमाचे ऑक्सिडीभवन होताना सापेक्षतः मोठ्या प्रमाणात रासायनिक ऊर्जा मिळते. लिथियम वजनाला अतिशय हलके (वि.गु. ०.५३४) आहे आणि विद्युत् अग्रांत मोकळी जागा नसल्याने घटाचे आकारमान कमी होते. मात्र लिथियमयुक्त घटात पाणी हे विद्युत् विच्छेद्य वापरता येत नाही, कारण लिथियमाची पाण्याशी त्वरित विक्रिया होते. असे असले, तरी छोटे आकारमान, त्यामानाने अधिक विद्युत् दाब व लिथियमाची चांगली उपलब्धता यांमुळे या गटांचा वापर वाढत आहे.
लिथियम-आयोडीन घटात लिथियम धनाग्र, आयोडीन वा आयोडिनाचे संयुग ऋणाग्र, लिथियम आयोडाइडाचा पातळ थर हे विद्युत् विच्छेद्य आणि पॉलि-२ व्हिनिल पिरिडीन हे विभाजक पटल असते. हा घट निर्वात व निर्द्रव असल्यामुळे वाहून न्यायला सोयीचा असतो. तसेच निरनिराळ्या तापमानांस, दाबांत व प्रवेगांसही हा वापरण्यायोग्य असतो. घनरूप विद्युत् विच्छेद्याचा रोध जास्त असल्याने यातून मोठा विद्युत् प्रवाह मिळत नाही, मात्र याचे आयुर्मान ८-१० वर्षे असून गळती वा वायूनिर्मिती यांसारखे दोष यात नाहीत. म्हणून शरीरात बसवावयाच्या पेसमेकर (गतिकारक)या हृदयाचे ठोके नियमित करणाऱ्या साधनासारख्या साधनांत व स्वयंचलित कॅमेऱ्यांत हा घट वापरतात.
लिथियम धनाग्र असणाऱ्या घटात ऋणाग्र व विद्युत् विच्छेद्य यांची द्रव्ये वेगवेगळी असतात. उदा., कार्बन मोनॉक्साइड ॲसिटोनायट्राइल, प्रोपिलिन कार्बोनेट, थायोनिल क्लोराइड तसेच मँगॅनीज, क्रोमियम, तांबे, व्हॅनेडियम इत्यादींची लवणे हा घट अतिशय छोटा म्हणजे गुंडीएवढा (बटन घट) असतो व त्यापासून ३ वॉट−तास एवढी ऊर्जा मिळू शकते. शिवाय याचा विद्युत् दाब स्थिर राहतो.
लिथियम−सल्फर डाय-ऑक्सिड घटात विद्युत् विच्छेद्यांत (ॲसिटोनायट्राइल, लिथियम ब्रोमाइड) सल्फर डाय−ऑक्साइड वायू विरघळविलेला असतो. यात लिथियमाचा वर्ख हे धनाग्र व पॉलिप्रोपिलिन हे विभाजक असते. या घटापासून सापेक्षतः अधिक विद्युत् प्रवाह मिळतो. असे घट खूप कमी व काहीशा अधिक तापमानालाही वापरता येतात. आणि त्यांचे आयुर्मान जास्त असते. हे घट सामान्यपणे दंडगोलाकार असून त्यांच्यापासून सु. ७५ वॉट-तास ऊर्जा मिळते. मात्र जास्त तापमानाला किंवा मंडल संक्षेपासारख्या अनपेक्षित प्रसंगी घटाचा स्फोट होऊन त्यातून विषारी वायू बाहेर पडू शकतो. हे धोकेटाळण्यासाठी करावे लागणारे उपाय खर्चिक आहेत, म्हणून हे घट विमानत आणीबाणीच्या वेळी वापरावयाच्या विजेच्या साधनांत व थंड हवामानात वापरावयाच्या लष्कर साधनांतच वापरतात.
लिथियम−आयर्न सल्फाइड घट छोटे व स्वस्त असतात. १.५ ते १.८ व्होल्ट विद्युत् दाबाची गरज असलेल्या ठिकाणी हे घट काही जस्त सिल्व्हर ऑक्साइड घटांची जागा घेऊ शकतील.
लिथियम−मँगॅनीज डाय-ऑक्साइड घटांचा छोट्या उपकरणांमधील वापर वाढत आहे. यांचा विद्युत् दाब २.८ व्होल्ट असून हे स्वस्तही पडतात.
लिथियम-कार्बन मोनोफ्ल्युओराइड घट व्यापारी दृष्ट्या अधिक उपयुक्त ठरले असून ते कॅमेरे व छोटी साधने यांत वापरतात. यांचा विद्युत् दाब ३.२ व्होल्ट असून शीतन न करता ते दीर्घकाळ (५ वर्षे) साठवून ठेवता येतात. कमी तापमानाला ते चांगले कार्य करतात. मात्र कार्बन मोनोफ्ल्योराइड महाग असते.
लिथियम−थायोनिल क्लोराइड हे घट आकारमानाच्या तुलनेत सर्वाधिक ऊर्जा देणारे घट आहेत (दर घ. सेंमी.ला ०.९ वॉट तास). विद्युत् विच्छेद्याचे विद्रावक आणि ऋणाग्र म्हणूनही थायोनिल क्लोराइड कार्य करते. कोठी तापमनाला याचे कार्य उत्तम चालते व –५४०से. तापमानालही यांचे कार्य चालू रहाते. हे घट लष्करी सामग्री, विमान व अवकाशयान यांतील प्रणाली आणि व्यक्तिगत पेजर्स (दूरध्वनीचा बोलावा आल्याने सक्रियित होऊन ध्वनितरंग उत्सर्जित करणारी रेडिओ प्रयुक्ती) यांना वीजपुरवठा करण्यासाठी वापरतात.
संचायक वा द्वितीयक घट : प्रत्यावर्तनाने (व्युत्क्रमी प्रक्रियेने) हे घट परत वापरण्यायोग्य होतात. अर्थात संचायक नसलेल्या पुष्कळ विद्युत् घटांमध्ये व्युत्क्रमी प्रक्रिया होते. पण ज्या घटांचे पुनर्भारण करणे आर्थिक दृष्टीने फायदेशीर ठरते, त्यांनाच संचायक विद्युत् घट म्हणतात. शिसे−अम्ल (शिशाचा द्वितीयक) व अल्कधर्मी असे संचायक घटांचे दोन सर्वसाधारण गट करतात. संचायक घटांचे पाच प्रमुख प्रकार केले जातात. व विशिष्ट उपयोगांच्या दृष्टीने या घटांची इष्ट गुणवैशिष्ट्ये असतात. कोणत्याही क्षणी विद्युत् भाराची स्थिती कशी आहे हे समजणे जेव्हा आवश्यक असते, तेव्हा शिसे−अम्ल घट इष्ट असतात व स्वस्त पडतात. अल्कधर्मी प्रकारच्या संचायक घटात अल्कधर्मी विद्रावाच्या रासायनिक क्रियेने विद्युत् ऊर्जा मिळते. जेते घट अव्यवस्थितपणे वापरला जातो तेथे निकेल लोह घटमाला वापरतात व जेव्हा वाय उत्सर्जन (घटमाला पूर्ण भारित केल्यावर भारण चालू रहाते तेव्हा बुडबुड्यांच्या रुपात वायू उत्सर्जित होण्याची क्रया) कमीत कमी हवे असल्यास निकेल क्रोमियम घटमाला उपयुक्त असते. (बंदिस्त घट वगळता सर्व संचायक घटांत असे वायू निघून जाण्यासाठी निर्गमद्वारांची योजना केलेली असते.) विद्युत् विसर्जनाची त्वरा उच्च असणे पूर्वापेक्षित असते तेव्हा आणि विद्युत् भार धारणक्षमता कमी महत्त्वाची असते अशा बाबतीत जस्त−चांदी घटमाला सर्वोत्तम ठरते. उच्च विसर्जन त्वरा आणि चांगली धारणक्षमता या दोन्हींची पूर्तता जस्त−कॉमियम घटमालेने होते.
शिसे-अम्ल घटमाला : ही सर्वाधिक वापरात असेलली घटमाला असून या घटमाला उपयोगानुसार निरनिराळ्या अभिकल्पांच्या बनवितात. यांत स्पंज (सच्छिद्र) शिसे हे ऋणाग्र, लेड पेरॉक्सिड (डायऑक्सिड) हे धनाग्र, सल्फ्यूरिक अम्ल हे विद्युत् विच्छेद्य व रबर, लाकूड, तंतुरूप काच किंवा प्लॅस्टिक यांचे विभाजक पटल वापरतात. या घटाचे धारकपात्र अर्धकठीण रबर, काच, प्लॅस्टिक, चिनी माती वा संमिश्र सामग्रीचे असते. घटाला एक आच्छादन (आवेष्टन) निर्गमद्वारे आणि बाहेर जोडण्यासाठी अग्रे असतात. घटातील ऋण पट्ट्या तसेच धन पट्ट्या यांची समांतर जोडणी केलेली सते. यामुळे क्रियाशील विद्युत् अग्राचे क्षेत्रफळ वाढून घटापासून मिळणारा विद्युत् प्रवाह वाढतो. घटातील अंतर्गत रोध किमान राखण्यासाठी या पट्ट्या शक्य तितक्या एकमेकींजवळ बसवितात आणि त्या एकमेकींच्या संपर्कात येऊ नयेत म्हणून त्यांच्यामध्ये लाकडी वा प्लॅस्टिकचे सच्छिद्र निरोधक पातळ पटल बसवितात. या पट्ट्या शुध्द शिशाच्या असतात अथवा शिसे-अँटिमनी किंवा शिसे कॅल्शियम या मिश्रधातूच्या जाळीच्या वा लेड-ऑक्साइडाच्या लुकणाच्या बनविलेल्या असतात. ठराविक काळाने चालू कराव्या लागणाऱ्या घटमालांमध्ये शिसे-अँटिमनी, तर पर्यायी व्यवस्था म्हणून वापरावयाच्या घटमालांमध्ये शिसे कॅल्शियम मिश्रधातूच्या पट्ट्या वापरतात. पटट्या शुध्द शिशाच्या पत्र्याच्या असतात. रासायनिक कोरण करून पट्ट्या शुध्द शिसाच्या पत्र्याच्या असतात. रासायनिक कोरण करून पट्ट्यांच्या पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ वाढवितात. या प्रक्रियेत एका विद्युत् अग्राचे मोकळे भाग स्पंज शिशाने व दुसरे लेड डाय-ऑक्साइडाने आच्छादिले जातात. स्पंज शिसे व लेड डाय-ऑक्साइड यांना क्रियाशील द्रव्ये म्हणतात. लेपित पट्ट्या बनविण्यासाठी लिथार्ज (मुर्दाडशिंग), शेंदूर व सल्फ्यूरिक अम्ल यांचे लुकण जळीला लावततात. ते तेथे सिमेंटप्रमाणे आवळले जाते.
विद्युत् विच्छेद्य असलेल्या सल्फ्युरिक अम्लाची संहती (विद्रावातील प्रमाण) उपयोगानुसार ठेवतात (ही संहती विद्रावाच्या विशिष्ट गुरुत्वाद्वारे समजू शकते). उदा., मोटारगाडीतील व सागरी वापराच्या पूर्ण भारित घटमालेतील सल्फ्युरिक अम्लाच्या विद्रावाचे वि. गु. १.२६ ते १. २८ असते. वि. गु. वाढले की, दर एकक घनफळामागे मिळणाऱ्या ऊर्जेचे प्रमाण वाढते. १.३ एवढे वि. गु. मंद विसर्जन घटमालेत वापरतात, कारण या घटातील पट्ट्या शुध्द शिशाच्या असतात. व मिश्रधातूच्या पट्ट्यापेक्षा यांवर कमी प्रमाणात स्थानिक क्रिया होते.
घटांचे विसर्जन होताना धन व ऋण अग्रांच्या ठिकाणच्या क्रियाशील द्रव्यांचे लेड सल्फेटात रूपांतर होते. सल्फ्युरिक अम्लाच्या आयनीभवनातून सल्फेट व हायड्रोजन आयन निर्माण होतात.
H2SO4 → 2H++SO42−
ऋणाग्र व धनाग्रापाशी अनुक्रमे पुढील विक्रिया होतात.
|
विसर्जन |
|
Pb + SO42- |
⇌ |
PbSO4+ 2e− |
|
भारण |
|
|
विसर्जन |
|
PbO2+4H++ SO42−+ 2e – |
⇌ |
PbSO4+2H2O |
|
भारण |
|
विद्युत् घटातील विक्रिया ही या दोन विक्रियांची बेरीज असते (आ.११) विसर्जन होतान सल्फ्युरिक अम्ल वापरले जाते व पाणी निर्माण होऊन विद्रावाचे वि. गु. कमी होते. यामुळे आवश्यक रासायनिक विक्रिया होऊ शकत नाहीत. अशा प्रकारे विद्युत् घटमालेची भारणस्थिती विद्युत् विच्छेद्य विद्रावाच्या वि. गु. वरून ठरविता येते. भारण करताना या उलट घते. पूर्ण भारणाच्या ८० टक्के भारण झाल्यावर बऱ्याच प्रमाणात वायु उत्सर्जन (हायड्रोजन व ऑक्सिजन वायूंचे बुडबुडे येणे) सुरू होते आणि हे वायु उत्सर्जन शेवटच्या भारणाच्या जोडीने चालू रहाते. अम्लातील पाण्याच्या विद्युत् विच्छेदनातून हे वायू निर्माण होत असतात.
पूर्ण भारित घटाचा विद्युत् दाब त्या वेळी असणाऱ्या अम्लाच्या संहतीनुसार २.०९ ते २.१५ व्होल्ट असतो. वापराने हा विद्युत् दाब सावकाशपणे १.७५ व्होल्ट एवढा कमी होतो. यानंतर तो जलदपणे घटत जातो. शिसे-अम्ल घटमालेतून सरासरीने दर किग्रॅ. वजनामागे सु. २३ वॉट-तास (किंवा दर घन इंचाला सु. १ वॉट/तास) ऊर्जा मिळते. हे गट–१८० से. तापमानापर्यंत चांगले काम करतात. याखाली त्यांचे भारण कार्यक्षमपणे करणे अवघड होते.
पूर्ण भारित घटमाला एकून कीती अँपिअर-तास प्रवाह देते त्यावरून तिची क्षमता कळते. उदा., एखादी घटमाला १२ अँपिअर प्रवाह सतत १० तास पुरवू शकत असल्यास तिची क्षमता १२० (१२×१०) अँपिअर-तास असते (मोटारगाडीतील १० अँपिअर-तास क्षमतेच्या घटमालेतून एंजिन सुरू करमारे विद्युत् चलित्र सुरू करण्यासाठी अल्प काळ २०० ते २५० अँपिअर प्रवाह मिळू शकतो). ही क्षमता घट निर्भारित करण्याच्या एकून काळावर अवलंबून असते म्हणजे विद्युत् प्रवाह जितका मोठा असेल तितकी ही क्षमता कमी होईल. क्षमतेच्या संदर्भात ही घटमाला सर्वांत जड असते. मोटारगाडीतील घटमाला सु. १८ किग्रॅ. असते. म्हणून विजेने चालणाऱ्या वाहनाच्या दृष्टीने ही गैरसोयीची असते. चांगली देखभाल ठेवून सतत भारित ठेवल्यास ही घटमाला ४−५ वर्षांपर्यंत काम देते. बरेच दिवस निर्भारित स्थितीत राहिल्यास ती थोड्याच वर्षांत कायमची निकामी होते.
घटमालेतील पाणी बाष्पीभवनाने उडून जाऊन विद्युत् विच्छेद्याच्या विद्रावाची पातळी खाली जाते. मात्र क्रियाशील पदार्थ असलेल्या पट्ट्या या विद्रावात पूर्ण बुडलेल्या असाव्या लागतात. या करिता ऊर्ध्वपातित पाणी घालून विद्रावाची पातळी योग्य तेवढी राखावी लागते. निर्मारित होताना घटमालेचा विद्युत् दाब मोजण्यासाठी व्होल्टमापक, विद्रावाचे वि. गु. मोजण्यासाठी विशिष्ट तरकाटा व तापमान मोजण्यासाठी तापमापक असतात.
घटमाला भारित करण्यासाठी योग्य विद्युत् दाब देणारे एकदिश विद्युत् जनित्र अथवा प्रत्यावर्ती प्रवाहाचे एकदिश प्रवाहात रूपांतर करणारे एकदिशकारक हे साधन वापरतात. अशा प्रकारे उलट दिशेत योग्य तो प्रवाह पाठविताना तो मोजण्यासाठी एकदिश अँपिअरमापक तर त्याचे नियंत्रण करण्यासाठी रोध वापरतात. भारण होताना विसर्जनाच्या वेळेच्या उलट्या दिसेत इलेक्ट्रॉन वाहून नेले जातात व व्युत्क्रमी रासायनिक विक्रिया हातत. यामुळे विद्युत् अग्रांचे द्रव्य परत भरून येते आणि सल्फ्युरिक अम्लाचे प्रमाण वाढल्याने विद्रावाची संहती वाढते. अशा तऱ्हेने भारित झालेली घटमाला पुन्हा वापरण्यास योग्य होते.
इतर संचायक घटांपेक्षा सिसे अम्ल घटमालेची क्षमता जवळजवळ २० पट असू शकते. नेहमीच्या तापमानाला हिच्यापासून जास्त व कमी प्रवाह मिळू शकतो. चांगल्या प्रकगारे भारीत केल्यास शेकडो वेळा भारित करून ती त्याच कार्यक्षमतेने वापरणे शक्य असते. निकेल कॅडमियम वा चांदी यांच्या तुलनेत शिसे स्वस्त पडते. घटमालेचे वीज साठविण्याचे आयुर्मान सापेक्षतः चांगले आहे. उच्च विद्युत् दाब (प्रत्येक घटाचा २.०४) व्होल्ट तसेच ओतकाम, वितळजोडकाम किंवा लाटन या क्रियांनी शिशाचे घटक सहजपणे बनविता येतात या व अन्य वैशिष्ट्यामुळे ही घटमाला अधिक यशस्वी ठरली आहे.
शिसे-अम्ल घटमालांचे सर्वसाधारणपणे पुढील तीन गट पडतात : (१) एंजिने चालू करणारी, प्रकाशन करणारी व प्रज्वलन करणारी घटमाला मोटारगाडीत वापरतात. (२) कर्षण घटमाला औद्योगिक उच्चालक, वितरक व अन्य मालवाहू वाहने यांत वापरतात. यांपैकी काही घटमाला सुवाह्य असतात, तर इतर कित्येक टन (उदा., पाणबुडीतील) वजनाच्या असतात. यांच्या वजनामुळे चालत्या वाहनाला स्थैर्य मिळते. (३) अचल घटमाला आता पूर्वीपेक्षा अधिक वापरल्या जातात. त्यांचे आयुर्मान जास्त असून आणीबाणीच्या वेळी वापरावयाच्या दिव्यांसाठी, तसेच धोकासूचक यंत्रणा, रुग्णालये, कारखाने, दूरध्वनी केंद्रे इ.ठिकाणी त्या वापरतात.
निकेल-लोह घटमाला :ही घटमाला विसाव्या शतकाच्या सुरुवातीला टॉमस आल्वा एडिसन यांनी विकसित केल्याने तिला एडिसन घट असेही म्हणतात.सजल निकेल ऑक्साइड हे धनाग्र, लोह हे ऋणाग्र आणि पोटॅशियम हायड्रॉक्साइडाच्या २१ % विद्राव हे विद्युत् विच्छेद या घटात वापरतात. या विद्रावात कधीकधी थोडे लिथियम हायड्रॉक्साइड असते. घटाच्या खास निर्गम व्दारांमुळे घटातील वायू बाहेर पडतात. मात्र यातून हवा आत जात नाही. यामुळे हवेतील कार्बन डाय-ऑक्साइडाने विद्युत् विच्छेद्याचे संदूषण होत नाही. धनाग्र हे निकेलाचा मुलामा दिलेल्या पोलादी पत्र्याच्या छोटया सच्छिद्र नळ्यांचे बनलेले असते. या नळ्यांत निकेल ऑक्साइड व निकेलाचा कीस यांचे पातळ थर (१ सेंमी. मध्ये ३० थर) एकाआड एक भरलेले असतात. पैकी निकेल ऑक्साअड हे क्रियाशील द्रव्य व निकेलाचा कीस संवाहक म्हणुन उपयुक्त असतो.ऋणाग्रावर निकेलाचा मुलामा दिलेल्या पत्र्याच्या छोटया सपाट सच्छिद्र डब्या बसविलेल्या असतात. या डब्यात लोखंडाचे बारीक कण (हे अंशत: फेरस ऑक्साइडात ऑक्सिडीभूत केलेले असते). हे क्रियाशील द्रव्य व संवाहकता वाढविण्यासाठी थोडा पारा (किंवा मर्क्युरिक ऑक्साइड) त्यात घातलेले असते. वरील नळ्या व डब्या व्यवस्थित धरून ठेवल्या जाण्यासाठी निकेलाचा मुलामा दिलेल्या पोलादी पट्ट्या (विद्युत् अग्रे) वापरतात. नळ्या व डब्या चपखलपणे बसविण्यासाठी या पट्ट्यांमध्ये भोके पाडलेली असतात. घटाचे धारकपात्र पोलादी व त्यातील निरोधक भाग व विभाजक हे बहुधा रबरी असतात. घटातील ऋणाग्राशी व धनाग्राशी अनुक्रमे विक्रिया होतात.
|
विसर्जन |
|
Fe + 2OH– |
⇌ |
Feo + H2O + 2e− |
|
भारण |
|
|
विसर्जन |
|
Nio2+H2O+2e– |
⇌ |
Nio + 2OH – |
|
भारण |
|
घटातील विद्युत् विच्छेद फक्त संवाहकाचे काम करते ते कोणत्याही रासायनिक विक्रियेत भाग घेत नाही. यामुळे त्यांचे वि. गु. पूर्ण भारित वा पूर्ण विसर्जित घटात स्थिर (१५° से अंश. ला १.२) रहात असल्यामुळे या वि. गु. वरून घटाची भारित अवस्था ठरविता येत नाही. विद्युत् मंडलात असताना किंवा भारित होताना यातून हायड्रोजन वायू सतत मुक्त होतो. त्यामुळे तो निघून जाण्यासाठी निर्गमद्वाराची योजना केलेली असते.
या घटापासून दर किग्रॅ. वजनामागे सरासरी २६.५ वॉट-तास ऊर्जा मिळते. याचा कार्यकारी विद्युत् दाब १.३ व्होल्टपासून १.०० व्होल्टपर्यंत अगदी मंद त्वरेने कमी होतो. नंतर तो जलदपणे घटतो. हा घट बरेच दिवस बंद करून ठेवता येतो. हा घट वजनाने हलका, दीर्घकाळ काम देणारा, मजबूत व तुलनेने अधिक कार्यक्षम आहे. मालाची हाताळणी करणारी यंत्रे, रेल्वे (प्रदीपन), दूरध्वनी केंद्रे इ. ठिकाणी याचा वापर करतात.
निकेल-कॅडमियम घटमाला :व्होल्टेमार युंगनर यांनी ही घटमाला शोधून काढली. हिची रचना वरील निकेल-लोह घटासारखी असते. हिच्यातील विक्रियाही निकेल-लोह घटातील विक्रियांसारख्याच असतात. फक्त पहिल्या समीकरणात लोहाच्या जागी कॅडमियन असते. हिच्या विद्युत अग्रांच्या पोलादी पट्ट्यामध्ये चौकोनी जाळीप्रमाणे भोके असतात. त्यांमध्ये पोलादी पत्र्याचे छोटे छोटे सच्छिद्र कप्पे बसविलेले असतात. ऋणाग्र पट्टीवरील कप्पांत कॅडमियम (कॅडमियम ऑक्साइड) हे क्रियाशील व आयर्न ऑक्साइड हे संवाहक द्रव्य तर धनाग्र पट्टीवरील कप्पांत निकेल हायड्रॉक्साइड हे क्रियाशील आणि गॅफाइट हे संवाहक द्रव्य असते. या पट्ट्या अलग ठेवणारी विभाजक पटले पॉलिस्टायरिनाची व घटातील निरोधक भाग कठीण रबराचे असतात. यातील विद्युत् विच्छेद्य पोटॅशियम हायड्रॉक्साइडाचा विद्राव असतो. (याचे वि. गु. सामान्यपणे २२° से. तापमानाला १.२ असते). या घटाचा सरासरी विद्युत् दाब १.२ व्होल्ट असून १ किग्रॅ. वजनामागे हा घट २६.५ वॉट-तास ऊर्जा पुरवितो आणि -५०° ते ९५° से.) तापमानात हा चांगले काम करू शकतो. हा दीर्घकाळ सुस्थितीत राहू शकतो. यातील अंतर्गत रोध बराच कमी असतो. मजबूत व बंदिस्त असल्याने हादऱ्यांच्या याच्यावर विपरित परिणाम होत नाही. घटातील वायू निघून जाण्यासाठी त्यात झडप असते. ही घटमाला पुष्कळ वेळा पुनर्भारित करता येते. असे छोटे घट बनविणेही शक्य झाले आहे.त्यामुळे हे घट छोटया सुवाह्य अशा विद्युत् उपकरणांत वापरतात. विमान एंजिन सुरू करणे, रेल्वेमार्गावरील प्रदीपन, आणीबाणीसाठी लागणारी वीज इत्यादींकरिता ही घटमाला वापरतात. हिचा तापपिंडित (सिंटर्ड) पट्टी असलेला एक प्रकार आहे. निकेलाच्या वा निकेलाचा मुलामा दिलेल्या पट्टीभोवती अतिसूक्ष्म निकेल चूर्णाचा साचा तापपिंडनाने (न वितळविता तापवून घट्ट करण्याच्या क्रियेने) बनवितात. या पट्ट्या विद्युत् अग्रांसाठी वापरतात. हे घट विमान एंजिन व डीझेल एंजिन चालू करण्यासाठी तसेच लष्करी कामांसाठी वापरतात. हे घट हळूहळू पहिल्या प्रकारच्या घटांची जागा घेत आहेत.
याच्या एका प्रकारात विद्युत् विच्छेद्य हे मुख्यत्वे विभाजक पटलांतच बंदिस्त केलेले असते. असे उत्कृष्ट वा पूर्ण बंदिस्त छोटे घट श्रवणयंत्र, दात घासावयाचे यांत्रिक ब्रश व पेचकस यांत वापरतात. यांतील मोठे घट चमक दिव्यात वापरतात.
निकेल-कॅडमियम घटमालेऐवजी निकेल (हायड्रॉक्साइड) – जस्त घटमाला वापरण्याचे प्रयत्न चालू आहेत.
जस्त-चांदी व कॅडमियम-चांदी घटमाला :यात जस्त वा कॅडमियम (पत्रा वा लुकण) हे ऋणाग्र, चांदीचा वा निकेलाचा मुलामा दिलेल्या तांब्याच्या जाळीवरील सिल्व्हर-ऑक्साइड (लुकण) हे धनाग्र आणि पोटॅशियम हायड्रॉक्साइडाचा २०-४० टक्के विद्राव हे विद्युत् विच्छेद्य असते. यातील विभाजक हे सेल्युलोजयुक्त वा त्यासारख्या द्रव्याचे असतात. या घटाला सुयोग्य धारकपात्र, आवरण, निर्गमद्वारे व बाहेर जोडावयाची अग्रे असतात. यातील सिल्व्हर ऑक्साइड हे एकसंयुजी (Ag2O) व द्विसंयुजी (AgO) रूपांत असते. जस्त ऋणाग्र असताना Ag2O ने १.५६ व्होल्ट व AgO ने १.८२ व्होल्ट, तर कॅडमियम ऋणाग्र असताना Ag2O ने १.१६ व्होल्ट व AgO ने १.३८ व्होल्ट विद्युत् दाब मिळतो. जस्त-चांदी घटमालेपासून सरासरीने दर किग्रॅ. वजनामागे ७७ वॉट-तास ऊर्जा मिळते. कॅडमियम-चांदी घटमालेपासून यापेक्षा थोडी कमी ऊर्जा मिळते. शिसे-अम्ल घटापेक्षा या घटमाला पुष्कळच महाग असतात. विजेवर चालणारी मोटारगाडी, अवकाशयाने (उदा. चंद्रावर पाठविलेले अपोलो अवकाशायान), अवकाशविमान (स्पेस शटल) व युध्दोपयोगी साधने यांमध्ये हे घट वापरतात. जस्त-चांदी घट महाग असून ते १९४०-५० दरम्यान वापरात आले. ते पाणतीर व सुरुगांत बरीच वर्षे वापरले जात आहेत. पाण्याखाली घ्यावयाच्या चाचण्यांसाठी वापरण्यात येणारी खास वाहने व पाण्याखाली समन्वेषणासाठीही हे घट वापरतात. सुवाह्य रडार यंत्रणा व संदेशवहनाची सामग्री, विमाने इत्यादींतही यांचा उपयोग करतात.
इतर व्दितीयक घट :निकेल (हायड्रॉक्साइड)-जस्त घट : व्यापारी दृष्टीने हे घट आकर्षक वाटतात. यांच्यात काही सुधारणा केल्यास हे घट निकेल-कॅडमियम वा शिसे-अम्ल घटांची जागा घेऊ शकतील.
निकेल (हायड्रॉक्साइड) – हायड्रोजन घट: अमेरिकेतील अवकाश कार्यक्रमासाठी हे घट प्रथम बनविण्यात आले. लँथॅनम व निकेल यांचे विशिष्ट प्रमाण मिश्रधातू तापमान व दाब यांच्यातील बदलांच्या प्रमाणात उलटसुलट रीतीने हायड्रोजन वायू शोषिते अथवा मुक्त करते. हा हायड्रोजन धनाग्राचे क्रियाशील द्रव्य म्हणून कार्य करु शकतो. पुष्कळ ठिकाणी या घटांचा निकेल-कॅडमियम घटांऐवजी वापर करता येईल.
जस्त-मँगॅनीज डाय-ऑक्साइड घट:मध्यम प्रमाणात विशिष्ट कामांसाठी वीज पुरविणाऱ्या घटांना पर्याय म्हणून अल्कधर्मी घट विकसित केला आहे. उच्च ऊर्जाक्षमता व कमी किंमत यांमुळे याच्या संशोधनाला व व्यापारी उत्पादनाला चालना मिळाली आहे.
लिथियम व्दितीयक घट:याची सैद्धांतिक ऊर्जाक्षमता उच्च (दर किग्रॅ.वजनामागे ६००-२,०० वॉट-तास) असल्याने या घटाचा भविष्यकाळ उज्ज्वल आहे. याच्या लिथियम-टिटॅनियम डायसल्फाइड, लिथियम-मँगँनीज डाय-ऑक्साइड व लिथियम-मॉलिब्डेनम डाय-सल्फाइड प्रकारांवरील संशोधन चालू आहे.
नेहमीच्या तापमानाला काम करणारे घट : जस्त-क्लोरीन घट हा याचा एक प्रकार आहे. याचा उपयोग मोटारगाड्यांत होतो. क्लोरिनासारख्या विषारी वायूची साठवण ही यातील एक अडचण आहे. यात पाण्यात मिसळलेले झिंक क्लोराइड हे विद्युत् विच्छेद्य असून ते विद्युत् अग्रांवरून पाठविण्यासाठी पंप वापरावा लागतो. यामुळे एकूण यंत्रणा महागडी व गुंतागुंतीची होते. क्लोरिनाऐवजी ब्रोमीन वापरणे सोयीचे असून असे घटही बनविण्याचे प्रयत्न होत आहेत. लिथियममुक्त असे घट तयार करण्यात येत असून बहुवारिकाचा वापर करुन ते बनविण्याचे प्रयत्न सफल झाले आहे. एका प्रकारात लिथियमाचे संयुग मिसळलेले पॉलिईथर हे विद्युत् विच्छेद्य पापुद्र्याच्या रूपात वापरतात म्हणून द्रवरूप विद्युत् विच्छेद्य वापरण्याच्या घटापेक्षा यापासून मोठ्या प्रमाणात वीज मिळते. संवाहक बहुवारिके विद्युत् अग्रांसाठी वापरुन पूर्णतया बहुवारिकाचे घट बनविण्याचे प्रयत्नही चालू आहेत.
उच्च तापमानाला काम करणारे घट :सामान्यपणे ३००° -४००° से. या तापमानाला यांचे कार्य चालते. विशेष प्रकारचे ऋणाग्र व धनाग्र वापरल्याने यांची ऊर्जा पुरविण्याची क्षमता खूप जास्त असते. सोडियम-गंधक घट हा यांपैकी एक घट असून यात द्रवरुप सोडियम व गंधक यांचा विद्युत् अग्रांसाठी वापर करतात व सोडियम बीटाॲल्युमिना हे यातील घनरूप विद्युत् विच्छेद्य असते. प्रायोगिक तत्त्वावर हा घट (३५०° .से तापमानाला) यशस्वी ठरला असून त्याचे मोठया प्रमाणावर उत्पादन करण्याचे प्रयत्न चालू आहेत. सोडियम व गंधक सहज मिळू शकतात तसेच कमी किंमत व प्रत्येक घटाचा २.३ व्होल्ट विद्युत् दाब यांमुळे हा घट उपयुक्त ठरू शकेल. हा घट विजेवर चालणाऱ्या वाहनांत किंवा जेव्हा विजेची मागणी अधिक असते अशा वेळी वापरता येऊ शकेल.
उच्च तापमानाला काम करणाऱ्या एका घटात लिथियम-ॲल्युमिनियम किंवा लिथियम-सिलिकॉन मिश्रधातू हे ऋणाग्र, आयर्न सल्फाइड हे धनाग्र आणि लिथियम क्लोराइड व पोटॅशियम क्लोराइड यांचे मिश्रण हे विद्युत् विच्छेद्य म्हणून वापरतात. विक्रिया न होता उच्च तापमानाला टिकणारे पदार्थ या घटात वापरावे लागतात. यामुळे हे घट महाग पडतात या घटांपासून ४०,००० वॉट तासांपर्यंत ऊर्जा मिळविण्यात आलेली आहे. विजेवर चालणाऱ्या वाहनांसाठी हे वापरता येतील. मात्र याआधी ऊष्मीय ताण व भागांचे संक्षारण यांवर उपाय योजावे लागतील.
प्लॅस्टिक घटमाला: पॉलिॲसिटिलीन व पॉलिॲनिलीन यांसारखी विद्युत् संवाहक बहुवारिके ही स्वस्त व वजनाला हलकी असतात तसेच त्यांचा पुनर्भारण करता येणाऱ्या घटमालांतील विद्युत् अग्रांसाठी वापर करावा असे म्हटले जाते. अशी संवाहक प्लॅस्टिक विद्युत अग्रे योग्य विद्युत् विच्छेद्याबरोबर घटात वापरल्या असे घट निकेल-कॅडमियम आणि शिसे-अम्ल या घटांना पर्याय ठरू शकतील.
वेगळे घट : प्रकाश विद्युत् घट, सौर विद्युत् घट व अणुकेंद्रीय विद्युत् घटमाला या विद्युत् रासायनिक घटमाला नाहीत. कदाचित त्यांना विद्युत् घटमाला असेही संबोधता येणार नाही. मात्र सामान्यपणे त्यांचा तसा उल्लेख केला जातो म्हणून त्यांची येथे थोडक्यात माहिती दिली आहे.
अणुकेंद्रीय विद्युत् घटमाला : हिच्यात अणुऊर्जेचे सामान्यपणे सरळ विजेत रूपांतर होते. उच्च वेगाने इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करणारा किरणोत्सर्गी उद्गम, इलेक्ट्रॉनांचा संचय करणारा संग्राहक आणि ज्यातून जाऊन इलेक्ट्रॉन संग्राहकांपर्यंत पोचतात तो निरोधक यांची ही घटमाला बनलेली असते. संग्राहक विद्युत् अग्रावर ऋण भारित इलेक्ट्रॉन (बीटा कण) साचत जाऊन तेथे ऋण विद्युत् भार निर्माण होतो. त्याचप्रमाणे उद्गमाच्या विद्युत अग्रापासून इलेक्ट्रॉन निघून गेल्याने तेथे धन विद्युत् भार निर्माण होतो परिणामी या विद्युत् अग्रांमध्ये विद्युत् दाब निर्माण होतो आणि ही अग्रे तारेने जोडल्यास तारेतून संग्राहकाकडून उद्गमाकडे विद्युत् प्रवाह वाहू लागतो.
स्ट्राँशियम (९०) घटमालेत स्ट्राँशियम (९०) हा इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन करणारा उद्गम सोन्याच्या वर्खात जडविलेला असतो व ॲल्युमिनियमाची कांडी संग्राहक असते. संग्राहकावरून परावर्तित झालेले कमी वेगाचे इलेक्ट्रॉन शोषून घेण्यासाठी एक प्रकारचे प्लॅस्टिक वापरतात. या विद्युत् अग्रांदरम्यान १०,००० व्होल्टांपर्यंत उच्च विद्युत् दाब निर्माण होतो व हा विद्युत् दाब इलेक्ट्रॉनीय साधनांनी खाली आणता येतो. २.५ सेंमी. लांब, ०.९५ सेंमी. व्यास असलेल्या आणि १४२ ग्रॅ. वजनाच्या २ मिलिक्यूरी स्ट्राँशियम (९०) असलेल्या घटातून जास्तीत जास्त फक्त ५० मायक्रोअँपिअर एवढा अल्प विद्युत् प्रवाह मिळतो. या घटमाला महाग पडतात. मात्र इतर घट ज्या तापमानाला कार्य करू शकत नाहीत त्या अगदी कमी तापमानाला या घटमाला कार्य करू शकतात. कृत्रिम उपग्रह, आंतरग्रहीय एषणी अथवा जेथे वैज्ञानिक उपकरणे देखभालीशिवाय दीर्घकाळपर्यंत ठेवणे गरजेचे असते अशा पृथ्वीवरच्या दुर्गम ठिकाणी या घटमाला उपयुक्त असतात. [⟶ अणुकेंद्रीय विद्युत् घटमाला].
प्रकाशविद्युत् घट : प्रकाश उत्सर्जक (प्रकाशनलिका ), प्रकाश संवाहक व प्रकाशविद्युत् चालक हे यांचे प्रमुख प्रकार असून सौर विद्युत् घट प्रकाशविद्युत् चालक प्रकारचा घट आहे. आपोआप उघडणारे दरवाजे, वैज्ञानिक उपकरणे, वस्तूंची तपासणी, बोलपट, दूरचित्रवाणी, सुरक्षा उपाय, कॅमेरे इत्यादींमध्ये हे घट वापरतात. [⟶ प्रकाशविद्युत्].
सौर विद्युत् घट : यामध्ये सूर्यप्रकाशाच्या ऊर्जेचे विजेत रूपांतर होते. अर्धसंवाहक ( निरोधक व संवाहक यांच्या दरम्यानची विद्युत् संवाहकता असणाऱ्या ) सिलिकॉनाची दोन पातळ पटले त्यांच्या मोठ्या पृष्ठभागापाशी जोडून हा घट बनविलेला असतो. यांपैकी एका पटलात आर्सेनिकाचे आणि दुसऱ्यात बोरॉनाचे अणू अशुध्दीच्या रूपात असतात. या घटावर सूर्याचा वा इतर प्रकाश पडला की, या पटलांदरम्यान विद्युत दाब निर्माण होतो. प्रकाश पडलेला असेपर्यंतच हा विद्युत् दाब टिकून रहातो. अशी वीजनिर्मिती होताना या घटात कोणताही रासायनिक बदल होत नाही. त्यामुळे हा घट अमर्याद काळापर्यंत कार्य करू शकतो.
नमुनेदार सौर विद्युत् घट १० मिमी. रूंद, २० मिमी. लांब आणि ०.४ मिमी. जाड असतो. भर सूर्यप्रकाशात घटातील पटलांच्या जोडापाशी ०.६ व्होल्ट विद्युत् दाब निर्माण होऊ शकतो व कमाल विद्युत् दाब असताना दर चौ.सेंमी. ला ४० मिलिअँपिअर विद्युत् प्रवाह मिळतो. काही घटांत सूर्यप्रकाशाच्या सु.१/७ ऊर्जेचे विजेत रूपांतर होते. अवकाशयाने, छोटी गणकयंत्रे, दिवे, पाणी तापविण्याची त्यांच्यापासून मिळणारी वीज ही सध्याच्या घरगुती वापराच्या विजेपेक्षा महाग पडते, मात्र १९६० नंतर सौर विजेचा खर्च झपाट्याने कमी होत आहे. यामुळे घरगुती वापराच्या दृष्टीने हे घट उपयुक्त ठरू शकतील, असा अंदाज वर्तविण्यात येतो. [⟶ सौर विद्युत् घट].
उपयोग : वरील वर्णनात विद्युत् घटाचे पुष्कळ उपयोग आलेले आहेतच. विजेऱ्या, ट्राँझिस्टर, घड्याळे, इ. रोजच्या वापरातील अनेक उपकरणांत विद्युत् घट वापरले जातात. यामुळे ही साधने विजेच्या बाह्य स्त्रोताला जोडावी लागत नाहीत व ती एका ठिकाणाहून दुसऱ्या ठिकाणी सहजपणे नेता येतात. यांशिवाय अनेक ठिकाणी व अनेक प्रकारे विद्युत् घटांचा उपयोग होतो. विजेचा पर्यायी उद्गम, संगणक व अन्य इलेक्ट्रॉनीय साधने, लष्करी दृष्ट्या महत्त्वाची सामग्री, रेल्वे वाहतुकीचे नियमन व प्रकाशन, विद्युत् मंडल-खंडक चालू व बंद करणे.अवकाशविज्ञान, दूरमापन, विविध यंत्रोपकरणे व हत्यारे (वेधन यंत्र, करवती, दाढीचे यंत्र इ.), डीझेल व पेट्रोल एंजिन चालू करणे, संदेशवहन मंडले चालू ठेवणे, सागरी समन्वेषण, मालाची हाताळणी व वाहतूक, वाहितमल संस्करण संयंत्रे इ. असंख्य ठिकाणी विद्युत् घट वापरतात. आकारमानाने लहान, वजनाला हलके , अधिक ऊर्जा देऊ शकणारे व स्वस्त विद्युत् घट निर्माण करण्याच्या दृष्टीने चांगलीच प्रगती झालेली आहे व होतही आहे. यामुळे विद्युत् घटांचा वापर आणि पर्यायाने त्यांचे महत्त्वही वाढत आहे.
पहा : अणुकेंद्रीय-विद्युत् घटमाला इंधन-विद्युत् घट:तंत्रविद्या प्रकाशविद्युत् विद्युत् मोटारगाडी विद्युत् रसायनशास्त्र सौर विद्युत् घट.
संदर्भ : 1. Barak, M., Ed., Electrochemical Power Sources: Primary and Secondary Batteries, New York, 1960.
2. Bode, H. Lead-Acid Batteries, New York, 1977.
3. Cahoon, N. C. Heise, C. W. The Primary Battery, 2 Vols., New York, 1971, 1976 .
4. Crompton, T. R. Small Batteries Primary Cells, New York, 1983.
5. Falk, S. V. Salkind, A. J. Alkaline Storage Batteries, New York, 1969.
6. Fink, D. C. Beaty, H. W. Eds Standard Handbook for Electrical Engineers, New York, 1987.
7. Mantell, C. L. Batteries and Energy System, New York, 1983.
8. Sequeira, C. A. Hooper, A., Eds., Solid State Batteries, 1985.
9. Soo, S. L. Direct Energy Conversion, Englewood Cliffs, N. J., 1968.
10. Vimel, G. W. Storage Batteries London, 1956.
11. White, R., Ed., Electrochemical Cell Design, New York, 1964.
ठाकूर, अ. ना. आगाशे, वसंत वा.
“