البطارية

هناك العديد من الأجهزة من حولنا تعمل بالبطاريات ، وتعتمد معظم الأجهزة الحديثة على البطاريات ، وبسبب هذه الاحتياجات تأتي البطاريات بأشكال وأحجام عديدة ؛ فهناك بطاريات صغيرة للساعات ، وللمصابيح وساعات الحائط. – البطاريات ذات الحجم الكبير المستخدمة في البطاريات ، وكذلك البطاريات الكبيرة المستخدمة في السيارات والقوارب والمولدات ، ولكن معظمها لها خاصية وهي عملية التحويل التلقائي للطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية بسبب تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تحدث في البطارية .

مخترع البطارية

اخترع الإيطالي أليساندرو فولتا (أليساندرو فولتا ، 1745 م – 1827 م) أول بطارية في عام 1799 م. تتكون بطارية فولت من قرص نحاسي وقرص زنك بقطعة قماش مبللة بمحلول ملحي كإلكتروليت بين القرصين. أكبر ، عُرف لاحقًا باسم عمود والتر.

مبدأ عمل البطارية

يتم توليد الكهرباء بواسطة بطارية تتكون من قطب كهربائي سالب وقطب موجب وإلكتروليت بينهما. المنحل بالكهرباء عبارة عن مادة كيميائية أو خليط من المواد الكيميائية في صورة سائلة أو عجينة توصل الكهرباء. تؤدي التفاعلات الكيميائية داخل البطارية إلى تدفق الإلكترونات من القطب السالب عبر مصدر الطاقة إلى القطب الموجب. تُستخدم البطارية كمصدر للطاقة عن طريق توصيل الجهاز المستهلك بقطبي البطارية.

كيف يتم تصنيع البطاريات الجافة

تعمل البطاريات الجافة بنفس الطريقة تقريبًا ، باستثناء أن المواد المستخدمة في صنع الأقطاب الموجبة والسالبة مختلفة ، وكذلك الإلكتروليتات ؛ أشهر بطارية جافة هي البطارية المعروفة باسم بطارية Laclanche – بالنسبة لمخترعها – أو بطارية Zinc-Carbon . يتكون هذا النوع من البطاريات من قضيب كربون كقطب موجب وغلاف أو حاوية تحتوي على الزنك (الزنك) مثل القطب السالب ومعجون كلوريد الأمونيوم كإلكتروليت. يوجد بينهما غشاء رقيق لفصل القطب السالب عن القطب الموجب: مغطاة بطبقة عازلة لحمايتها من العناصر الجوية ، تنتج الخلية قوة دافعة كهربائية مقدارها 1.5 فولت.

في نهاية السبعينيات ، بدأت البلدان في استبدال بطاريات Laclanche ببطارية أخرى ذات عمر أطول وكفاءة أعلى في درجات الحرارة المرتفعة ، وهي بطاريات المنغنيز القلوية . اخترع لويس أوري ، الأمريكي المولود عام 1949 ، بطارية المنغنيز القلوية ، وهي أكثر البطاريات الأولية شيوعًا اليوم.

تمثل بطاريات المنغنيز القلوية حوالي 80٪ من البطاريات الأولية في الولايات المتحدة. وتتمثل ميزتها في أنه لن يكون هناك تسرب بالداخل عند استنفاد السعة ، وعمر الخدمة أطول ، لكنها أغلى من بطاريات الكربون والزنك . القطب السالب لبطارية المنغنيز القلوية هو الزنك (الزنك) ، والقطب الموجب هو ثاني أكسيد المنغنيز. يحتوي على إلكتروليت قلوي من هيدروكسيد البوتاسيوم ، لذلك يطلق عليه بطارية قلوية.

البطاريات الأساسية والثانوية

بطاريات الزنك والكربون والبطاريات القلوية هي بطاريات غير قابلة لإعادة الشحن ، ويشار إليها مجتمعة باسم بطاريات أولية ؛ أي أن التفاعل الكيميائي يمكن أن يولد نفس القدر من الطاقة الكهربائية حتى يتم استنفادها ، و لا يمكن إعادة شحنها ، يمكن استخدامها مرة واحدة فقط والتخلص منها ، وهناك نوع آخر من البطاريات يسمى بطارية ثانوية يمكن إعادة شحنها.

البطاريات الثانوية ، التي يمكن استخدامها عدة مرات بعد تفريغها وإعادة شحنها ، لها عمر افتراضي محدود وتصبح أقل فعالية بمرور الوقت. أثناء التفريغ ، تتفاعل المواد الكيميائية وتطلق الكهرباء ، ويمكن إعادة شحنها عن طريق توصيلها بمصدر طاقة خارجي مناسب يعكس التفاعلات التي تحدث في البطارية.

من أمثلة البطاريات الثانوية بطاريات النيكل والكادميوم وبطاريات الليثيوم أيون ، والتي تُستخدم غالبًا في الهواتف المحمولة والمركبات الكهربائية وبعض الأجهزة الإلكترونية المتقدمة أو عالية الأداء ، مثل الكاميرات الرقمية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، بالإضافة إلى بطاريات السيارات أو بطاريات الرصاص الحمضية.