ما هي البطارية
تعمل البطاريات على تشغيل الكثير من الأشياء التي نستخدمها يوميًا، فهي تعد جزءًا أساسيًا من مكونات أي جهازٍ، وكما نعلم هناك العديد من انواع البطاريات المختلفة ولكل نوعٍ دوره الخاص، إلا أن المفهوم الأساسي الذي تعمل به هو نفسه.
تُعرَّف البطارية بأنها خلية أو عدة خلايا كهروكيميائية، تقوم بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. ولا يزال العلماء وشركات ومصانع البطاريات، يعملون على تطوير البطاريات واختراع أشكال جديدة تتوافق مع متطلبات اليوم، لكن مبدأ العمل هو نفسه ذلك الذي اكتشفه الأولون.
اكتشاف البطارية
يرجع اختراع البطارية إلى تاريخ اكتشاف التيار الكهربائي، عام 1780م على يد العالم لويجي جلفاني. وتُروى طريقة اكتشافه لها كقصة طريفة حدثت صدفة في مختبره حينما لامست ساق ضفدع شريحتين معدنيتين مختلفتين، فظهر فيها أثر كهربائي مستمر. في البداية، ظن جلفاني، أن هذه الكهرباء أتت من جسم الضفدع وربط ذلك بالأعصاب، وسمَّى هذه الظاهرة باسم «الكهرباء الحيوانية». إلا أن هذه الظاهرة فسَّرها من بعده أليسندرو فولتا، إذ اكتشف أن الكهرباء أتت من شرائح المعدن وليس من ساق الضفدع. وخلال الأعوام التالية عمل فولتا على تطوير ما يعرف بخلية «جلفاني» نسبة إلى العالم جلفاني وتكريماً له.
أنواع البطاريات وأشكالها
- للبطاريات أنواع وأشكال وأحجام مختلفة، تتفاوت ما بين بطاريات ساعات اليد وبطارية السيارة الكهربائية، وهي تقسم إلى نوعين أساسين هما.
- البطاريات الأولية، وهي بطاريات لا يمكن إعادة شحنها وتُستخدم لمرة واحدة ثم يتم التخلص منها، إذ تنتهي فعاليتها بانتهاء التفاعلات الكيميائية فيها.
- أما الشكل الثاني، فيعرف بالبطاريات الثانوية، وهي بطاريات قابلة للشحن وتستخدم مرات عدة، لأن التفاعل الكيميائي فيها يمكن عكسه فتعود إلى حالتها الأولى لدى شحنها مرة اخرى بالطاقة الكهربائية. لهذا النوع من البطاريات عمر محدود، كما أن فعاليتها تبدأ بالتناقص فترة بعد فترة الى ان تصبح فانية.
- وتقسم البطاريات حسب نوع المواد المكوِّنة لخلاياها، إلى جافة ورطبة. ويقتصر حالياً، استخدام البطاريات الرطبة على المختبرات والمعاهد والمدارس كوسائل شرح بسبب سهولة تركيبها، وهي لا تصلح إلا للاستخدام الثابت نظراً إلى صعوبة التحكم بها واحتمال سكب مكوناتها بخطأ غير مقصود بسهولة. أما البطاريات الجافة فسهلة الاستخدام وتصلح للأجهزة المتحركة.
البطاريات المغلقة (AGM) و (gel)
النوع الاول بطاريات اي جي ام:تحتوي هذه البطاريات على ألواح من الليف الزجاجي الاسفنجي تتركب بين الألواح الرصاصية و يتم غمرها بالسائل الحمضي فتمتصه و تحافظ عليه بشكله السائل مع عدم قدرته على التسرب. و هي النوع الشائع للبطاريات المغلقة. تتميز بأنها أرخص ثمناً من بطاريات الجل، و قدرتها على إعطاء تيارات كبيرة، ويمكن شحنها بوقت أسرع أكثر من الجل و من السائلة ، و لكن عمرها الأقل بين البطاريات.
النوع الثاني بطاريات جل: تحتوي هذه البطاريات على مادة جل السيلكات لحفظ السائل الحمضي ضمنها، تتميز بمقاومتها الميكانيكة الكبيرة للاهتزازات و للصدمات، و بقدرتها على العمل في كل الوضعيات ، و تتميز بطول عمرها الذي قد يزيد عن ١٠ سنوات، و لكنها الأغلى سعراً و أكثر حساسية لفولتات الشحن لذلك تحتاج لشواحن أكثر جودة من غيرها، كما تحتاج لأطول زمن للشحن (يمتد ل ٢٠ ساعة) . و لا يمكنها إعطاء تيارات كبيرة لذلك لا تستخدم في السيارات.
مقالات مشابهة
Lead Calcium Batteries
هي بطاريات مخصصة للسيارات فقط و لا يجوز استخدامها في الانفرترات يو بي اس او اي جهاز اخر:
- يمكن أن تكون سائلة أو مغلقة.
- يتم طلي الألواح الرصاصية بالكالسيوم للحصول على: مقاومة أكبر للتآكل، للشحن الزائد، لإطلاق الغازات، لاستعمال الماء، للتفريغ الذاتي، هذه العوامل التي تنقص عمر البطارية.
- مساحة أكبر لتماس السائل الحمضي مع الألواح.
- زيادة الفعالية عند درجات الحرارة المنخفضة.
- انخفاض الحاجة للصيانة (بالنسبة للنوع السائل.
- و لكن هذه البطاريات لا تتحمل الشحن و التفريغ المتكرر (كالعمل على الانفرترات و اللدات) الذي يسبب اهتراء بلاكاتها سريعاً و عطبها.
- لا تزال الحاجة قائمة لمزيد من الأبحاث فيما يتعلق بتخزين الكهرباء وتطوير آليات شحن أفضل، لكن من حيث المبدأ يفضل الألومنيوم على الليثيوم كحامل شحن، وذلك لأنه متعدد التكافؤ، وهذا يعني أن كل أيون يعوض عن عدة إلكترونات.
- توجد البطاريات في كل مكان من الهواتف النقالة والسيارات إلى المعدات الطبية، إذ يعتمد عالمنا بشكل كبير على مصادر الطاقة المحمولة هذه.
- بطاريات الرصاص الحمضية تتكون هذه البطاريات من القطب الموجب (يتواجد فيه أكسيد الرصاص) و القطب السالب (يتواجد فيه الرصاص)، أما الكهرل فيتكون من حمض الكبريتيك (إذا كانت البطارية مزودة بالشحن) و يتكون من كبريتات الرصاص الثنائي و الماء (إذا كانت البطارية غير مزودة بشحن). و تمتاز هذه البطاريات بحجمها الكبير و وزنها الثقيل، و يتم استخدامها عادةً في السيارات.
مكونات البطارية
- تتألف معظم البطاريات من ثلاثة مكونات رئيسية: الإلكترودان (الأقطاب الكهربائية)، والإلكتروليت الكهرل، وفاصل عازل.
- يوجد إلكترودان في كل بطارية؛ أحدهما يتصل بالقطب الموجب حيث تدخل الإلكترونات (يخرج التيار) ويدعى المهبط. والآخر يتصل بالقطب السالب حيث تخرج الإلكترونات (يدخل التيار) ويدعى المصعد. مهمة الفاصل ببساطة هي عزل المصعد عن المهبط كي لا يتصلا معًا ويسببا مشكلات في الدارة.
- يُغمر هذان الإلكترودان بسائل يشبه الجل ندعوه الإلكتروليت (الكهرل)؛ وهو سائل يحتوي على جسيمات مشحونة أو أيونات. تتفاعل هذه الأيونات مع مادة الإلكترودين ما يُنتج تفاعلًا كيميائيًا يسمح للبطارية بتوليد تيار كهربائي.
بواسطة: Mona Fakhro
اضف تعليق