البحث عن أنواع البطاريات وتطبيقاتها البطارية عبارة عن مجموعة من خلية واحدة أو أكثر تخضع لتفاعلات كيميائية لإنشاء تدفق للإلكترونات داخل دائرة، وهناك الكثير من البحث والتطوير في تكنولوجيا البطاريات. ونتيجة لذلك، يتم استخدام واستخدام التقنيات المتقدمة لتطوير صناعة البطاريات في جميع أنحاء العالم.
مقدمة لأنواع البطاريات واستخدامها
بدأت البطاريات في الظهور بسبب الحاجة إلى تخزين الطاقة الكهربائية المتولدة، وبقدر ما تم توليد الكثير من الطاقة، كان من المهم تخزين الطاقة بحيث يمكن استخدامها في حالة تعطل الجهاز أو الحاجة إليه. تشغيل أجهزة منفصلة لا يمكن تخزينها في جهاز الإرسال من الشبكة. وتجدر الإشارة هنا إلى أنه يمكن تخزين التيار المستمر فقط في البطاريات ولا يمكن تخزين التيار المتردد.
انظر أيضًا: إيجاد الزوايا والخطوط المتوازية في الرياضيات
مكونات البطارية
تتكون خلايا البطارية عادة من ثلاثة مكونات رئيسية:
- الأنود (القطب السالب).
- القطب السالب (القطب الموجب).
- الشوارد؛
القطب الموجب هو القطب السالب الذي ينتج إلكترونات للدائرة الخارجية التي تتصل بها البطارية، وعندما يتم توصيل البطاريات، يبدأ تراكم الإلكترونات من القطب الموجب، مما يتسبب في اختلاف الجهد بين القطبين.
من الطبيعي أن تحاول الإلكترونات إعادة التوزيع لأنها محجوبة بواسطة الإلكتروليت، لذلك عندما تكون الدائرة متصلة، فإنها توفر مسارًا واضحًا للإلكترونات للانتقال من القطب الموجب إلى القطب السالب، وبالتالي تشغيل دائرتها. متصل.
أنواع البطاريات واستخدامها
يمكن تصنيف البطاريات عمومًا إلى فئات وأنواع مختلفة تتراوح بين التركيب الكيميائي والحجم وعامل الشكل وحالات الاستخدام، ولكن يوجد ضمن كل هذه الأنواع نوعان رئيسيان من البطاريات:
البطاريات الأساسية (الأساسية)
- البطاريات الأولية هي بطاريات لا يمكن إعادة شحنها بمجرد استخدامها، والبطاريات الأولية مصنوعة من خلايا كهروكيميائية لا يمكن عكس تفاعلها الكهروكيميائي.
- تأتي البطاريات الأولية بأشكال عديدة، من الخلايا المعدنية إلى بطاريات AA، وهي الأكثر استخدامًا في التطبيقات المستقلة حيث تكون إعادة الشحن غير عملية أو مستحيلة، مثل المعدات العسكرية والبطارية.
- تتمتع البطاريات الأساسية دائمًا بسعة محددة عالية، والأنظمة التي يتم استخدامها فيها مصممة دائمًا لاستهلاك طاقة منخفضة بحيث يمكن للبطارية أن تدوم لأطول فترة ممكنة.
- تتضمن بعض الأمثلة الأخرى للأجهزة التي تستخدم البطاريات الأساسية ساعات اليد وأجهزة التحكم عن بُعد والألعاب، على سبيل المثال لا الحصر.
البطاريات القلوية
- أكثر أنواع البطاريات الأساسية شيوعًا هي البطاريات القلوية لأنها تتمتع بطاقة عالية النوعية وصديقة للبيئة وفعالة من حيث التكلفة ولا تتسرب حتى عند تفريغها تمامًا.
- يمكن تخزينها لعدة سنوات، ولها سجل سلامة جيد ويمكن نقلها عن طريق الجو دون الحاجة إلى قواعد النقل للأمم المتحدة واللوائح الأخرى.
- الجانب السلبي الوحيد للبطاريات القلوية هو تيار الحمل المنخفض، مما يحد من استخدامها للأجهزة ذات المتطلبات الحالية المنخفضة، مثل أجهزة التحكم عن بعد، والمصابيح اليدوية، وأجهزة الترفيه المحمولة.
شاهد أيضاً: ابحث عن فن الذوق الجمالي
البطاريات الثانوية
- البطاريات الثانوية هي بطاريات تحتوي على خلايا كهروكيميائية يمكن عكس تفاعلاتها الكيميائية عن طريق تطبيق جهد معين على البطارية في الاتجاه المعاكس.
- يمكن إعادة شحن البطاريات الثانوية، التي تسمى أيضًا البطاريات القابلة لإعادة الشحن، على عكس البطاريات الأساسية، بعد نفاد طاقة البطارية.
- يتم استخدامها عادةً في التطبيقات عالية الاستنزاف والسيناريوهات الأخرى حيث يكون استخدام بطاريات الشحن المفردة باهظ التكلفة أو غير عملي.
- تُستخدم البطاريات الثانوية ذات السعة الصغيرة لتشغيل الأجهزة الإلكترونية المحمولة مثل الهواتف المحمولة والأدوات والأجهزة الأخرى، بينما تُستخدم البطاريات شديدة التحمل لتشغيل العديد من المركبات الكهربائية وغيرها من عمليات الاستنزاف العالية مثل مستويات التحميل في توليد الطاقة.
- يمكن تصنيف البطاريات الثانوية إلى عدة أنواع أخرى بناءً على كيميائها، وهذا مهم لأن الكيمياء تحدد بعض خصائص البطارية، بما في ذلك الطاقة المحددة، ودورة الحياة، وعمر التخزين، والسعر.
أنواع البطاريات الثانوية
بطاريات النيكل والكادميوم
- بطارية النيكل والكادميوم (بطارية NiCd أو بطارية NiCad) هي نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن التي تم تطويرها باستخدام هيدروكسيد أكسيد النيكل.
- تتفوق بطاريات Ni-Cd في الحفاظ على الجهد والشحن عندما لا تكون قيد الاستخدام، ومع ذلك، تقع بطاريات NI-Cd بسهولة فريسة لتأثير “الذاكرة” المخيف عند إعادة شحن بطارية مشحونة جزئيًا، مما يقلل من قدرة البطارية المستقبلية.
- بالمقارنة مع الأنواع الأخرى من الخلايا القابلة لإعادة الشحن، توفر بطاريات Ni-Cd دورة حياة وأداءً جيدين في درجات حرارة منخفضة بسعة كافية، ولكن الميزة الأكثر أهمية هي القدرة على تقديم طاقتها المقدرة الكاملة بمعدلات تفريغ عالية.
- وهي متوفرة في مجموعة متنوعة من الأحجام، بما في ذلك البطاريات القلوية، وتستخدم العبوات الصغيرة في الأجهزة المحمولة والإلكترونيات والألعاب، بينما توجد التطبيقات الأكبر في بطاريات بدء تشغيل الطائرات والمركبات الكهربائية ومصادر الطاقة الاحتياطية.
بطاريات هيدريد من النيكل والمعدن
- هيدريد معدن النيكل (Ni-MH) هو نوع آخر من المركبات الكيميائية المستخدمة في البطاريات القابلة لإعادة الشحن، والتفاعل الكيميائي عند الأنود مشابه للتفاعل في خلية النيكل والكادميوم.
- يستخدم كلا النوعين من البطاريات نفس هيدروكسيد أكسيد النيكل (NiOOH)، ولكن في هيدريد معدن النيكل، تستخدم الأقطاب السالبة مركبًا ماصًا للهيدروجين بدلاً من الكادميوم المستخدم في بطاريات النيكل.
- يتم استخدام بطاريات NiMH في الأجهزة عالية الاستنزاف بسبب سعتها العالية وكثافة الطاقة، ويمكن أن تتمتع بطارية NiMH بسعة ضعف إلى ثلاثة أضعاف سعة بطارية NiCd ذات الحجم المماثل، ويمكن أن تقترب كثافة الطاقة من بطارية ليثيوم أيون.
بطاريات ليثيوم أيون
- تعد بطاريات الليثيوم أيون واحدة من أكثر أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن شيوعًا وتوجد في مجموعة متنوعة من الأجهزة المحمولة، بما في ذلك الهواتف المحمولة والأجهزة الذكية والعديد من البطاريات الأخرى المستخدمة في جميع أنحاء المنزل. كما تم استخدامها في الفضاء والجيش. التطبيقات بسبب طبيعتها خفيفة الوزن.
- بطاريات الليثيوم أيون هي نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن حيث تهاجر أيونات الليثيوم من القطب السالب إلى القطب الموجب أثناء التفريغ والعودة إلى القطب السالب عند شحن البطارية.
- تستخدم بطاريات الليثيوم أيون مركب الليثيوم كمادة قطب كهربائي واحد، مقارنةً بالليثيوم المعدني المستخدم في بطاريات الليثيوم غير القابلة لإعادة الشحن.
- تتميز بطاريات الليثيوم أيون عادةً بكثافة طاقة عالية، وتأثير ذاكرة ضئيل أو معدوم، وتفريغ ذاتي أقل مقارنةً بأنواع البطاريات الأخرى، وتختلف كيميائها وأدائها وتكلفتها باختلاف حالات الاستخدام.
- على سبيل المثال، تعتمد بطاريات Li-ion المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية المحمولة على أكسيد الليثيوم كوبالت (LiCoO2)، والذي يوفر كثافة طاقة عالية ومخاطر أمان منخفضة عند تلفها.
- على الرغم من أن بطاريات Li-ion تعتمد على الحديد وفوسفات الليثيوم، والتي توفر كثافة طاقة أقل وأكثر أمانًا، فإن بطاريات Li-ion تقدم أفضل أداء إلى نسبة الوزن مع بطارية ليثيوم كبريت توفر أعلى نسبة.
اهم استخدام للبطاريات
صناعة البطاريات بكافة أنواعها لها تطبيقات عديدة من أهمها:
- لا يمكن للسيارة أن تعمل بدون بطاريات، لذا فهي من أهم مكونات السيارات.
- أيضًا، لا يمكن استخدام الهواتف المحمولة وجميع أنواع الأجهزة الإلكترونية بدون بطارية مشحونة وبالتالي يتم استخدامها.
- تُستخدم البطاريات في إنتاج السفن التي تتطلب محركًا للعمل، وكذلك في إنتاج الغواصات البحرية.
- هناك أيضًا أنواع أخرى تستخدم البطاريات وساعات الحائط وساعات اليد.
أنظر أيضا: مسح العلاقات والوظائف المنطقية والمعكوسة
استنتاج البحث عن أنواع البطاريات واستخداماتها
في نهاية رحلتنا في البحث عن أنواع البطاريات واستخداماتها، نلاحظ أن البطاريات من أهم المواد التي يشيع استخدامها في الحياة، حيث نجد العديد من تطبيقات الحياة لها، وهناك العديد منها. أنواع البطاريات حسب استخدامها ؛