نشرح ما هي البطارية وكيف يعمل هذا الجهاز. أيضا أنواع البطاريات الموجودة وما هي البطارية.
ما هي البطارية؟
البطارية الكهربائية ، وتسمى أيضًا البطارية الكهربائية أو المركب ، هي جهاز مكون من خلايا كهروكيميائية قادرة على تحويل الطاقة الكيميائية ما بالداخل الطاقة الكهربائية. وبالتالي ، تولد البطاريات تيارًا مباشرًا ، وبهذه الطريقة تعمل على تشغيل دوائر كهربائية مختلفة ، اعتمادًا على حجمها وقوتها.
تم دمج البطاريات بالكامل في حياتنا اليومية منذ اختراعها في القرن التاسع عشر وتسويقها على نطاق واسع في القرن العشرين. يسير تطوير البطاريات جنبًا إلى جنب مع التقدم التكنولوجي للإلكترونيات. أجهزة التحكم عن بعد ، والساعات ، أجهزة الكمبيوتر من جميع الأنواع ، تستخدم الهواتف المحمولة ومجموعة كبيرة من الأدوات الحديثة البطاريات كمصدر للطاقة الكهربائية ، لذلك يتم تصنيعها بقدرات مختلفة.
تتمتع البطاريات بسعة شحن تحددها طبيعة تكوينها والتي تُقاس بالساعات أمبير (Ah) ، مما يعني أن البطارية يمكنها توصيل أمبير واحد من التيار خلال ساعة متواصلة من الوقت. كلما زادت سعة الشحن الخاصة به ، زاد حجمه الحالي الذي يمكن تخزينه بالداخل.
أخيرًا ، جعلت دورة الحياة القصيرة لمعظم البطاريات التجارية منها ملوثًا قويًا لـ مياه ص التربة، نظرًا لأنه بمجرد اكتمال دورة حياتها ، لا يمكن إعادة شحنها أو إعادة استخدامها ، ويتم التخلص منها. بعد صدأ غطاءها المعدني ، يتم تفريغ البطاريات إلى بيئة محتواه الكيميائي وتغيير تركيبه و الرقم الهيدروجيني.
كيف تعمل البطارية؟
يتكون المبدأ الأساسي للبطارية من تفاعلات تقليل الأكسدة (الأكسدة والاختزال) من المؤكد مواد كيميائية، واحد منها يخسر الإلكترونات (يتأكسد) بينما يكتسب الآخرون الإلكترونات (يقلل) ، والقدرة على العودة إلى تكوينها الأولي مع مراعاة الشروط اللازمة: تطبيق كهرباء (الشحن) أو إغلاق الدائرة (التفريغ).
تحتوي البطاريات على خلايا كيميائية لها قطب موجب (أنود) وقطب سالب (كاثود) ، بالإضافة إلى إلكتروليتات تسمح بالتدفق الكهربائي إلى الخارج. تقوم هذه الخلايا بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية ، من خلال عملية قابلة للعكس أو لا رجعة فيها ، اعتمادًا على نوع البطارية ، والتي ، بمجرد اكتمالها ، تستنفد قدرتها على الاستقبال طاقة. في هذا ، يتم تمييز نوعين من الخلايا:
- خبرات. تلك التي ، بمجرد حدوث رد الفعل ، لا يمكنها العودة إلى حالتها الأصلية ، وبالتالي استنفاد قدرتها على التخزين التيار الكهربائي. وتسمى أيضًا البطاريات غير القابلة لإعادة الشحن.
- المدارس الثانوية. تلك التي يمكن أن تتلقى تطبيقًا للطاقة الكهربائية لاستعادة تركيبتها الكيميائية الأصلية ، ويمكن استخدامها عدة مرات قبل استنفادها تمامًا. وتسمى أيضًا البطاريات القابلة لإعادة الشحن.
أنواع البطاريات
تتعدد أنواع البطاريات حسب العناصر المستخدمة في صنعها مثل:
- البطاريات القلوية. عادة يمكن التخلص منها. يستخدمون هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) كإلكتروليت. ال تفاعل كيميائي تنتج الطاقة بين الزنك (الزنك والأنود) وثاني أكسيد المنغنيز (MnO2 ، الكاثود). إنها بطاريات مستقرة للغاية ، لكنها قصيرة العمر.
- بطاريات الرصاص الحمضية. شائع في المركبات والدراجات النارية. إنها بطاريات قابلة لإعادة الشحن تحتوي على قطبين كهربائيين عند شحنها رصاص: كاثود ثنائي أكسيد الرصاص (PbO2) وأنود إسفنجي للرصاص (Pb). المنحل بالكهرباء المستخدم هو حامض الكبريتيك (H2SO4) في محلول مائي. من ناحية أخرى ، عندما يتم تفريغ البطارية ، يكون الرصاص على شكل كبريتات الرصاص (II) (PbSO4) المترسبة على الرصاص المعدني (Pb). ثم ، أثناء الشحن الأولي ، يتم تقليل PbSO4 إلى Pb على الألواح السالبة ، ويتكون PbO2 على الألواح الموجبة. في هذه العملية ، يتأكسد الرصاص ويختصر في نفس الوقت. من ناحية أخرى ، أثناء التفريغ ، يتم تقليل PbO2 إلى PbSO4 ويتأكسد Pb لإنتاج PbSO4 أيضًا. يمكن تكرار هاتين العمليتين بشكل دوري حتى تصبح بلورات PbSO4 أكبر من أن تفقد التفاعل الكيميائي. هذه هي الحالة التي يُقال فيها بالعامية أن البطارية قد تم كبريتها ويجب استبدالها بأخرى جديدة.
- بطاريات النيكل. تكلفة منخفضة جدًا ولكن أداء سيئًا ، فهي من أوائل المنتجات التي تم تصنيعها في التاريخ. في المقابل ، أدت إلى ظهور بطاريات جديدة مثل:
- النيكل والحديد (Ni Fe). وهي تتألف من أنابيب رفيعة ملفوفة بصفائح من الصلب المطلي بالنيكل. على الصفائح الموجبة كان لديهم هيدروكسيد النيكل (III) (Ni (OH) 3) وعلى الصفائح السالبة الحديد (Fe). المنحل بالكهرباء المستخدم هو هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH). على الرغم من أن عمرها الافتراضي كان طويلًا جدًا ، إلا أنها توقفت بسبب أدائها المنخفض وتكلفتها العالية.
- نيكل - كادميوم (Ni-Cd). وهي تتكون من أنود الكادميوم (Cd) وكاثود النيكل (III) هيدروكسيد (Ni (OH) 3) وهيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) كإلكتروليت. هذه المراكم قابلة لإعادة الشحن تمامًا ، ولكنها ذات كثافة طاقة منخفضة (بالكاد 50 وات / كجم). بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامها بشكل أقل وأقل بسبب تأثير الذاكرة المرتفع (انخفاض سعة البطاريات عندما نقوم بشحن غير مكتمل) ولأن الكادميوم ملوث للغاية.
- هيدريد النيكل (Ni-MH). يستخدمون أوكسي هيدروكسيد النيكل (NiOOH) للقطب الموجب و سبيكة هيدريد المعدن ككاثود. تتميز بسعة تحميل أعلى وتأثير ذاكرة أقل مقارنة ببطاريات Ni-Cd ، كما أنها لا تؤثر على بيئة لأنها لا تحتوي على أقراص مضغوطة (ملوثة للغاية وخطيرة). لقد كانوا روادًا في استخدامها للسيارات الكهربائية ، حيث إنها قابلة لإعادة الشحن تمامًا.
- بطاريات ليثيوم أيون (Li-ION). يستخدمون ملح الليثيوم كإلكتروليت. هم البطاريات الأكثر استخدامًا في إلكترونيات صغيرة الحجم ، مثل الهواتف المحمولة والأجهزة المحمولة الأخرى. تتميز بكثافة طاقتها الهائلة ، إضافة إلى حقيقة أنها خفيفة للغاية ، وتتميز بحجمها الصغير وأدائها الجيد ، ولكن لها عمر أقصاه ثلاث سنوات. ميزة أخرى لديهم هي تأثير الذاكرة المنخفضة. بالإضافة إلى ذلك ، عند ارتفاع درجة حرارتها ، يمكن أن تنفجر ، نظرًا لأن عناصرها قابلة للاشتعال ، وبالتالي فإن تكلفة إنتاجها مرتفعة نظرًا لضرورة دمج عناصر الأمان.
- بطاريات ليثيوم بوليمر (LiPo). إنها نوع مختلف من البطاريات العادية الليثيوم، تتمتع بكثافة طاقة أفضل ومعدل تفريغ أفضل ، ولكن لها عيب كونها غير صالحة للاستعمال إذا فقدت شحنتها بنسبة أقل من 30٪ ، لذلك من الضروري عدم السماح لها بالتفريغ تمامًا. يمكن أيضًا أن ترتفع درجة حرارتها وتنفجر ، لذلك من المهم جدًا ألا تنتظر طويلاً للنظر إلى البطارية ، أو الاحتفاظ بها دائمًا في مكان آمن بعيدًا عن المواد القابلة للاشتعال.
البطارية والبطارية
في العديد من البلدان الناطقة بالإسبانية ، المصطلح فقطالبطارية.
الشروط البطارية ص البطارية في هذا السياق ، فهي مترادفة ، وتأتي من الأيام الأولى للتلاعب البشري بالكهرباء. تتكون المجمعات الأولى من مجموعات من الخلايا أو أقراص معدنية لزيادة التيار المقدم في البداية ، ويمكن ترتيب ذلك بطريقتين: واحدة فوق الأخرى ، وتشكيل البطارية، أو بجانب بعضها البعض ، في شكل البطارية.
ومع ذلك ، ينبغي توضيح أن المصطلح في العديد من البلدان الناطقة بالإسبانية فقط البطارية، ويفضل المجمع للأجهزة الكهربائية الأخرى ، مثل المكثفات ، إلخ.