تصنيفات البطاريات المختلفة
مقدمة حول البطاريات
تُعتبر البطارية وسيلة أساسية لتزويد الأجهزة والآلات بالطاقة اللازمة لتشغيلها. تعتمد البطاريات على وجود مجموعة من الخلايا الكهربائية التي تعمل على توليد تيارات كهربائية. تم استخدام مصطلح "بطارية" لأول مرة للإشارة إلى مجموعة من الأجهزة الكهربائية التي ابتكرها بنيامين فرانكلين في عام 1748.
تاريخ تطور البطاريات
كان أليساندرو فولتا من أوائل العلماء الذين وصفوا البطاريات الكهروكيميائية في عام 1800. رغم قيمة هذه البطاريات للأغراض التجريبية في ذلك الوقت، إلا أنها حققت تحولًا كبيرًا مع استخدام التيارات في خلية دانييل، حيث قام الصيدلي البريطاني جون فريدريك دانييل في عام 1836 بتطوير أول مصدر علمي موثوق للكهرباء.
مكونات وآلية العمل
تتكون البطارية من خليتين أو أكثر تعملان على تحويل الطاقة الكيميائية المخزنة إلى طاقة كهربائية. تحتوي كل بطارية على خليتين واحدة سالبة والأخرى موجبة، حيث تعمل الخلية الموجبة كمصدر للإلكترونات عند توصيل البطارية بدائرة خارجية. عند الربط بالدائرة، تتحرك الشوارد داخل البطارية، مما يسهل تدفق الطاقة إلى الجهاز الخارجي. تتنوع أشكال وأحجام البطاريات لتناسب مختلف الاستخدامات، وتصنف عمومًا إلى نوعين رئيسيين
بطاريات أولية تُستخدم بشكل شائع في الأجهزة المحمولة، حيث تحتفظ بالطاقة لفترات طويلة وتكون آمنة عند إعادة الشحن، نظرًا لصعوبة عودة التفاعلات الكيميائية النشطة إلى شكلها الأصلي.
- بطاريات ثانوية تُعتبر بطاريات قابلة لإعادة الشحن، وغالبًا ما تُصنع باستخدام تكنولوجيا الكهرباء السائلة من خلال حاويات غير محكمة. تحتاج هذه البطاريات إلى وضع مستقيم ومنطقة جيدة التهوية للسماح بتفريغ آمن للهيدروجين والغازات الناتجة أثناء الشحن.
بطاريات السيارات
تشمل البطاريات أيضًا نوعًا خاصًا يُستخدم في السيارات، حيث تتحكم في المحرك والإضاءة ونظام الإشعال. تُصنع عادة من الرصاص الحمضي، وثاني أكسيد الرصاص، وحامض الكبريتيك. تحتوي هذه البطاريات على ست خلايا غلفانية، ويمكن إعادة تدويرها مما يقلل الحاجة إلى الموارد اللازمة لتصنيع بطاريات جديدة، ويحد من انتشار المواد السامة كالرصاص في مواقع التخلص من النفايات.
البطاريات القابلة لإعادة الشحن
تشمل البطاريات القابلة لإعادة الشحن التي يُشار إليها اختصارًا بــ "lib"، والتي تُستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية المحمولة. تُعتبر هذه البطاريات بديلًا جيدًا لبطاريات الرصاص الحمضية، وكانت تُستخدم بداية في عربات الغولف والمركبات. يعود الفضل في اقتراح صناعتها إلى م. س. يتنغهام من جامعة بينغهامتون، وقد تم إجراء العديد من التعديلات في أساليب تصنيعها، كان آخرها في عام 2014 بواسطة شركة آمبريوس، التي استخدمت أنود السليكون في عملية التصنيع.
خلاصة
تقدم البطاريات، بما في ذلك أنواعها المختلفة، حلولاً مهمة لتلبية احتياجات الطاقة في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بدءًا من الأجهزة المحمولة وصولًا إلى السيارات.