4.7K
أنواع البطاريات
LIB هذه الأنواع من بطاريات الليثيوم لها الاختصار المكون من ثلاثة أحرف
تجربة فولتا لإنتاج الكهرباء
لأن ذراته موجبة، أو رقم الأكسدة في الكيمياء، تتجمع الأيونات السالبة على قضبان الزنك، ويبقى النحاس موجب الشحنة، وإذا تم توصيل القضبان بواسطة أسلاك، فسيتم توليد تيار كهربائي.
اخترعها لويس أوري، المولود عام 1949، فبطارية المنغنيز القلوية، وهي أكثر البطاريات الأولية شيوعًا اليوم.
كيف تصنع بطارية الهاتف المحمول و أنواع البطاريات و بطارية السيارة
تأتي البطاريات بأشكال وأحجام متنوعة لتتكيف مع شكل وحجم الجهاز، ولتتناسب مع الطاقة المطلوبة لتشغيل الجهاز، وقد تم تقسيم أنواع البطاريات إلى بطاريات أولية و هي بطاريات غير قابلة لإعادة الشحن، أي استخدامها مرة واحدة، حيث يتم التخلص من التركيب الكيميائي بسبب استهلاك المواد، و لا رجوع فيه في عملية التفاعل الكيميائي، وعادة ما يستخدم في جهاز التحكم، أما النوع الثاني هو البطارية الثانوية، والتي يتم شحنها عددًا معينًا من المرات من قبل قيد المعالجة؛ نظرًا لأن التفاعل الكيميائي الداخلي قابل للعكس، فسوف ينعكس عند مرور تيار عبره. هذه هي عملية شحن البطارية، المستخدمة للأجهزة التي تتطلب طاقة عالية، مثل
بطاريات الهاتف المحمول
البطاريات هي وسيلة لتشغيل الآلات والمعدات للعمل، وهناك مجموعة من الخلايا التي تولد التيار في البطارية، ويستخدم مصطلح البطارية لوصف مجموعة من المعدات الكهربائية التي اخترعها المخترع بنيامين فرانكلين، 1748 م.
وصف أليساندرو فولتا البطاريات الكهروكيميائية والفولطية لأول مرة في عام 1800 بعد الميلاد.
وعلى الرغم من أن البطاريات المبكرة كانت ذات قيمة كبيرة للأغراض التجريبية، إلا أنها تم عكسها أثناء استخدام بطاريات دانيال.
اخترع الصيدلاني البريطاني جون فريدريك دانيال في عام 1836، أول مصدر علمي للكهرباء كالبطاريات.
كيف تصنع بطارية الهاتف المحمول و أنواع البطاريات و بطارية السيارة
أنواع البطاريات
الكهربائية
عبارة عن جهاز يتكون من خليتين كهروكيميائيتين أو أكثر، ومبدأ عمله هو تحويل الطاقة الكيميائية المخزنة إلى طاقة كهربائية.
يحتوي هذا النوع من البطاريات على قطبين، قطب كهربائي سالب وقطب موجب؛ حيث أن الأخيرة هي مصدر للإلكترونات، عند توصيلها بدائرة خارجية، من خلال تدفق ونقل الطاقة إلى الأجهزة الخارجية، عندما تكون البطارية متصلة بقطب كهربائي من الدائرة الخارجية، حيث يمكن أن تكون الشوارد تتحرك داخل البطارية، وهذا النوع له أشكال وأحجام متنوعة؛ من أجل التكيف مع المعدات الكهربائية المختلفة، يتم تقسيمه إلى نوعين:
البطارية الأولية: الأكثر شيوعًا في الأجهزة المحمولة؛ يمكن شحنها بأمان إذا احتفظت بالطاقة لفترة طويلة؛ من الصعب استعادة الحالة الأصلية بسبب التفاعل الكيميائي النشط.
البطارية الثانوية: هي بطارية قابلة لإعادة الشحن يتم تصنيعها من خلال حاوية غير محكمة الغلق باستخدام تقنية الكهرباء السائلة، ويتطلب ذلك إبقاء البطارية في وضع مستقيم ولها منطقة جيدة التهوية لضمان الانتشار الآمن للهيدروجين والغاز المتولد أثناء عملية الشحن الزائد.
بطارية السيارة
هذه البطارية قابلة لإعادة الشحن، وتزود السيارة بالطاقة، وتتحكم في المحرك، ونظام الإضاءة والإشعال، وعادة ما تكون مصنوعة من حمض الرصاص، وثاني أكسيد الرصاص، وحمض الكبريتيك، والماء، وتتكون من ست خلايا أساسية، ويمكن إعادة تدوير بطارية السيارة، وهذا يقلل من متطلبات الموارد اللازمة لتصنيع بطاريات جديدة، مع منع انتشار الرصاص السام في مقالب النفايات بسبب التخلص غير السليم.
تكوين بطارية السيارة:
هي بطارية كيميائياً وكهربائياً، وتتكون من سلسلة من اللوحات الموجبة والسالبة، ويعتمد عددها على جهد البطارية.
بالنسبة لبطارية السيارة بجهد 12 فولت، تتكون من ستة أقطاب كهربائية للجهد. ويتم غمر الأقطاب الموجبة والسالبة في محلول إلكتروني في وعاء لا يتأثر بحمض الكبريتيك المركز والماء المقطر، و تكون مغطاة بغطاء من نفس المادة المصنوع منها الوعاء.
مبدأ العمل لبطارية السيارة:
تتلخص فكرة البطارية على أنها تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية عند التفريغ، وتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية عند الشحن، وتقطير 65٪، وإطلاق الإلكترونات لإنتاج فرق الجهد بين القطب السالب والقطب الموجب فينتج عنه التيار الكهربي.
هذا هو السبب في حدوث عملية التحليل الكهربائي أثناء قيادة السيارة، أي أن الحمض يتفاعل مع اللوحة لتوليد كبريتات الرصاص، والعكس صحيح عند شحن البطارية.
حيث تتحول كبريتات الرصاص إلى أكسيد الرصاص والرصاص، وهما الأصليان من مكونات البطارية ثم تعمل.
يجب ملاحظة عدم وجود رصاص نقي داخل البطارية ولكن يضاف الكالسيوم أو القصدير أو السيلينيوم.
سعة البطارية:
هي عدد الأمبير الذي تعطيه البطارية في الساعة، والأمبير هو مقياس التيار.
على سبيل المثال، تعني بطارية بسعة 60 أمبير في الساعة أنها توفر 6 أمبير من التيار لمدة عشر ساعات.
تتأثر سعة البطارية بكثافة ودرجة حرارة المحلول الكيميائي، ومعدل تيار التفريغ، ومسامية المادة العازلة، ومنطقة الألواح الموجبة والسالبة، ويتم قياس جودة البطارية النهائية عن طريق قياس النسبة المئوية لسعة البطارية عند الشحن وسعتها عند تفريغها.
كيف تصنع بطارية الهاتف المحمول و أنواع البطاريات و بطارية السيارة
مشاكل بطارية السيارة
تملح لألواح البطاريات: هذا نوع من الكبريتات الصلبة، والذي يؤثر بالفعل على التفاعل الكيميائي.
ويعالج هكذا، إذا كان التملح بسيطًا جدًا، استخدم تيارًا ضعيفًا لشحن البطارية.
إذا كانت الملوحة شديدة، فلا يمكن أن تكون كذلك، وسوف تتم الملوحة، وعادة ما تنتج عن التفريغ السريع والتخزين طويل الأمد دون شحن.
قصر اقطاب الألواح: وذلك بسبب عدم وجود جهد كهربائي على عمود خلية البطارية، لذلك لا يوجد اتصال داخلي كامل بين الأقطاب الموجبة والسالبة.
يمكن حل هذه المشكلة عن طريق تنظيف البطارية وإعادة الشحن أو استبدال الألواح.
الشحن الزائد:
يؤدي الشحن الزائد إلى زيادة درجة حرارة محلول البطارية، والذي سوف يتبخر بسرعة بسبب زيادة كمية الماء المقطر المستهلك في البطارية.
كما أنه يتسبب في أكسدة اللوحة الموجبة، مما يعني أن الطرف العلوي للبطارية مملح.
من أشهر أنواع البطاريات بطارية الرصاص السائل، وتسمى بطارية تخزين الرصاص، وتتكون هذه البطارية من جسم خارجي مصنوع من الباكالايت، و هو الجسم الخارجي من المطاط المضغوط، وتنقسم هذه الحاوية إلى عدة غرف تسمى الخلايا، وهي محمية بغطاء علوي مصنوع من مادة جسم البطارية، والذي يحتوي على فتحات متعددة، وعدد الخلايا الموجودة في البطارية، ووظيفة هذه الفتحات هي إعادة تزويد المحلول للبطارية من خلاله.
وهناك العديد من اللوحات في الجسم، وهو عبارة عن ألواح مجوفة، اعتمادًا على نوع الصفيحة، فهي تحتوي على مادة فعالة، وتحتوي الصفيحة الموجبة على أول أكسيد الرصاص، واللون بني غامق.
أما بالنسبة للصفيحة السالبة فهي تحتوي على الرصاص وهي رمادية اللون، وعددها أكثر من الصفائح الموجبة بلوح واحد فقط.
بطارية الليثيوم
LIB هذه الأنواع من بطاريات الليثيوم لها الاختصار المكون من ثلاثة أحرف
غالبًا تستخدم في الأجهزة الإلكترونية المحمولة وهي بديل جيد لبطاريات الرصاص الحمضية.
كانت تستخدم في الأصل في عربات الجولف والمركبات، وذلك بفضل اقتراح إم إس يتنغهام من جامعة بينغهامتون ، حيث أجرى العديد من التعديلات على تصنيعها، آخر مرة كانت في عام 2014 من قبل شركة أمبريوس، التي استخدمت أنودات السيليكون في عملية التصنيع.
كيف تصنع بطارية
ضع أي سائل أو جسم في محلول الأيونات الموجبة والسالبة حتى يتشبع السائل أو الجسم بالأيونات، وبالتالي يصبح الجسم السائل أو الموصل في البطارية.
عند توصيل قطبين مختلفين من المعدن في الجسم أو السائل بالأيونات، فوصلها بالجسم المصمم لإنتاج الطاقة فسيتم إنتاج كمية صغيرة من الطاقة.
يمكنك أيضًا صنع بطاريات عن طريق غمر قضيبين من معادن مختلفة في البطاطس أو الليمون، ثم توصيلهما بالأسلاك؛ على سبيل المثال، إذا كنت تستخدم البطاطس كبطارية، فعليك أولاً تقسيم البطاطس إلى نصفين ووضعها على لوح معدني فيجب أن يكون نصفها ملامس للصفيحة المعدنية، ثم يتم تثبيت نصف البطاطس بمسمار، ويتم إدخال المسمار المعدني الآخر في نصف البطاطس، والآخر، ثم يتم توصيل المسامير بسلك، التي ستولد بعض الكهرباء التي سوف تضيء مصباح صغير.
أو استخدم علبة الكولا، قم أولاً بصب محتويات الكولا في حاوية أخرى، ثم استخدم فتاحة العلب لإزالة السطح العلوي للعلبة، ثم جفف العلبة، ثم نظف الطبقة البلاستيكية بالصوف (حتى يكون التوصيل بين السائل و يمكن أن يكون السطح الداخلي متصلاً)، ثم أعد الكولا مرة أخرى في العلبة، ثم قم بتثبيت كابل بعملة معدنية، وألصق عملة أخرى على حافة العلبة العلوية، ثم قم برمي العملة المعدنية في سائل الكولا، وبالتالي إنتاج شيء يكفي لتشغيل لمبة صغيرة.
كيف تصنع البطارية
تعتمد الطاقة التي تولدها البطارية على شكل التوصيل.
فيزيد التوصيل الموازي من شدة التيار، لكن فرق الجهد هو نفسه، بينما يزيد التوصيل التسلسلي من فرق الجهد، ولكن مع نفس التيار، في الحالة السابقة، يمكن أن يكون يضاف إلى السائل بعض الملح لزيادة الطاقة ولزيادة عدد الأيونات.
تجربة فولتا لإنتاج الكهرباء
أجرى فولتا عدة تجارب لإثبات نظريته الكهربائية، وأشهرها وضع قضيب من الزنك وقضيب نحاسي في ماء مالح أو محلول حمضي.
لأن ذراته موجبة، أو رقم الأكسدة في الكيمياء، تتجمع الأيونات السالبة على قضبان الزنك، ويبقى النحاس موجب الشحنة، وإذا تم توصيل القضبان بواسطة أسلاك، فسيتم توليد تيار كهربائي.
إذا تم استخدام سلك لربط القضيبين لتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية، عندها تبدأ فكرة صنع البطاريات، وقد تم إجراء العديد من التجارب في التجربة الفولتية.
وقد تم تطوير البطاريات الجافة حتى يومنا هذا، حيث صار كان القطب الموجب عبارة عن قطعة من الفحم محاطة ببيوسيد المنغنيز، والقطب السالب عبارة عن قضيب من الزنك يحتوي على كلور النشادر، تكون سعة البطارية الجافة 1.5 فولت، والفولت هو وحدة قياس الجهد الكهربائي، وتعتمد الوحدة المستخدمة لقياس قوة البطارية على أسم المخترع، (أليساندرو فولتا) الذي سمي على اسمه.
كيف تصنع بطارية الهاتف المحمول و أنواع البطاريات و بطارية السيارة