كيف تعمل البطاريات (1)
البطارية عبارة عن جهاز يقوم بتحويل الطاقة الكيمائية مباشرة الى طاقة كهربائية من خلال تفاعل كهروكيميائي. يتم تخزين الطاقة الكيميائية في المواد النشطة, وتستخدم الطاقة الكهربائية للتصريف على سبيل المثال في المصباح الكهربائي او الهاتف المحمول او الكمبيوتر المحمول.
اثناء التفريغ يتدفق تيار من الالكترونات من البطارية عبر دائرة كهربائية خارجية. اذا كانت البطارية قابلة للشحن فانه يمكن اعادة شحنها عن طريق دفع الالكترونات في الاتجاه الاخر بمصدر طاقة خارجي.
مصطلح البطارية هو الشائع استخدامه, ولكن الوحدة الكهروكيمائية الاساسية عبارة عن خلية. تتكون البطارية من عدة خلايا متصلة ببعضها البعض. من الصعب استخدام المصطلحات الصحيحة باستمرار, حيث ان العديد من الخلايا المنزلية المستخدمة في الحياة اليومية تسمى بطاريات.
العناصر الفعالة في الخلية هي القطب السالب, المصعد (Anode) والقطب الموجب, المهبط ( Cathode) والكهرل ( Electrolyte)
- يرسل القطب السالب الالكترونات الى الدائرة الخارجية عند التفريغ, في عملية تسمى "اكسدة كهروكيميائية".
- يستقبل القطب الموجب الالكترونات من الدائرة الخارجية عند التفريغ, في عملية تسمى "اختزال كهروكيمائي".
- وظيفة الكهرل هو نقل الالكترونات بين الاقطاب السالبة والموجبة داخل الخلية.
واكثر البطاريات فائدة هي تلك التي تتميز بوزن خفيف وجهد عالٍ وقدرة عالية.
غالبا ما يتم تصنيع الاقطاب السالبة من احد المعادن, الزنك اكثر شيوعا. وفي الاونة الاخيرة اصبح معدن الليثيوم, وهو معدن خفيف الوزن, اكثر شيوعا في صناعة الاقطاب السالبة.
اما المواد الاكثر شيوعا في صناعة الاقطاب الموجبة هي اكسيد المعادن مثل ثنائي اكسيد المنغنيز ( Manganese dioxide) او اكسيد الرصاص الثنائي ( Lead (II) oxide).
اما الكهرل فيجب ان يكون موصلا وناقلا جيدا للايونات, والكهارل المائية يجب ان تكون من مواد ذات موصلية عالية مثل محلول حمض الكبريتيك. وفي بعض الخلايا يتم عمل الكهرل من مواد هلامية او من البوليمر.
في الخلية يتم عزل القطب السالب عن الموجوب من خلال عازل فاصل.
يتم بناء الخلية في تصاميم هندسية مختلفة, فهناك الاسطوانية والمسطحة والتي تعتمل بازرار وغيرها. يتم اغلاق الخلية لمنع التسرب وجفاف الكهرل. وبعض الخلايا لديها صمام يمكن ان يطلع الغازات. جهة اتصال الخلية بالاجهزة المراد شحنها او تشغيلها لديها ايضا العديد من التصاميم. فالخلايا التي على شكل ازرار يكون الغطاء والقاع عبارة عن قطبين للتوصيل, واما البطارية الرصاصية فان التوصيل يكون عن طريق قضيب اسطواني الشكل من الرصاص.
غالبا ما يشار الى الخلايا او البطاريات عن انها اساسية ( غير قابلة لاعادة الشحن) او ثانوية (قابلة للشحن مرة اخرى ), اعتمادا على ما اذا كانت العملية الكهروكيمائية ممكنة في الاتجاهين, الشحن والتفريغ.
هذه مقدمة لعدة مواضيع حول عمل البطارية.
نلتقي في الجزء التالي
ملاحظ: الموضوع مترجم من اللغة السويدية حصريا لمنتديات درر العراق. وان حقوق الترجمة محفوظة لمنتديات درر العراق فيجب الاشارة لذلك عند النقل او اي استخدام اخر.
رد مع اقتباس
المشاركة الأصلية كتبت بواسطة عاشق السيّاب
