فهرس المحتويات
مجالات استخدام الخلايا الكهروكيميائية
تتنوع طرق توليد الطاقة عن طريق التفاعلات الكيميائية، ومن أبرزها البطاريات التي تقوم بتخزين الطاقة، أو استخدام الطاقة الكهربائية لتحفيز التفاعلات الكيميائية، وهو ما يعرف بالخلايا الكهروكيميائية. هذه الخلايا لها استخدامات عديدة في مختلف المجالات.
الطلاء باستخدام الكهرباء
تعتبر عملية الطلاء الكهربائي وسيلة فعالة لحماية المعادن من التآكل وإضافة لمسة جمالية عليها. يتم ذلك عن طريق تمرير تيار كهربائي في محلول يحتوي على أيونات المعدن المراد الطلاء به، مما يؤدي إلى ترسيب طبقة رقيقة من هذا المعدن على سطح الجسم المراد طلائه. تستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في صناعة المجوهرات، وطلاء السيارات والطائرات بالإضافه إلى حماية الأجهزة الإلكترونية.
إنتاج مادة الكلور
تلعب الصناعات الكيميائية دورًا حيويًا في إنتاج مركبات أساسية لحياتنا اليومية، مثل الكلور، الذي يستخدم في تعقيم المياه، صناعة الورق، وإنتاج المبيدات الحشرية. يتم إنتاج الكلور من خلال التحليل الكهربائي لمحلول ملحي (كلوريد الصوديوم)، حيث يتكون الكلور وهيدروكسيد الصوديوم عند الأقطاب المختلفة.
الحصول على معدن الألومنيوم
تُستخدم الخلايا الكهروكيميائية في استخلاص الألومنيوم، وهو معدن خفيف الوزن يستخدم على نطاق واسع في صناعة هياكل الطائرات والسيارات. يتم استخلاص الألومنيوم من خام البوكسيت عبر التحليل الكهربائي، حيث يتم إذابة الخام في معدن الكريوليت وتمرير تيار كهربائي عبر أقطاب الخلية الجرافيتية، مما يؤدي إلى ترسب الألومنيوم النقي عند القطب السالب.
محولات الطاقة الكهروكيميائية
تستفيد هذه التقنية من مصادر الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية والنووية، وتحويلها إلى طاقة كهربائية عبر التحليل الكهربائي. تستخدم هذه الطاقة في تشغيل الأنظمة الفضائية وتوفير إمدادات الطاقة عن بعد.
تجميع الطاقة وتخزينها
تساهم هذه التطبيقات في إنتاج بطاريات قابلة لإعادة الشحن، تستخدم في السيارات الكهربائية، الهواتف المحمولة، والمحركات الكهربائية. هذا المجال لا يزال يشهد تطورات مستمرة لتحسين كفاءة البطاريات وزيادة قدرتها على تخزين الطاقة.
نظرة على الخلايا الكهروكيميائية
تعتبر الخلايا الكهروكيميائية تقنية حيوية في الصناعة وإنتاج الطاقة، حيث تساهم في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري الملوث للبيئة. تستخدم هذه التقنيات في إنتاج وتخزين الطاقة، كما في بطاريات الليثيوم، المفاعلات الكهروكيميائية، أجهزة الاستشعار، المكثفات، وخلايا الوقود.
أصناف الخلايا الكهروكيميائية
يمكن تقسيم الخلايا الكهروكيميائية إلى نوعين رئيسيين:
الخلايا التحليلية الكهربائية
في هذا النوع، تتحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية عبر تفاعلات الأكسدة والاختزال. تتطلب هذه العملية وجود أقطاب (مهبط ومصعد) لتسهيل حركة الإلكترونات، بالإضافة إلى مصدر تيار كهربائي لتحفيز التفاعل، حيث أن هذا النوع من التفاعلات لا يحدث بشكل تلقائي.
الخلايا الجلفانية
في هذا النوع، تتحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تحدث بشكل تلقائي دون الحاجة إلى محفز خارجي. مصدر الإلكترونات هو المركبات التي تخضع للأكسدة، دون الحاجة إلى مصدر طاقة خارجي.
المراجع
- ^أبت “Applications of electrochemistry”, SIYAVULA, تم الاسترجاع في 12/1/2022. Edited.
- ^ “Electroplating”, CHEMISTRY LiberTexts, تم الاسترجاع في 12/1/2022. Edited.
- ^أبت “Emerging electrochemical energy conversion and storage technologies”, frontiers in Chemistry, تم الاسترجاع في 12/1/2022. Edited.
- ^أب “Electrochemical Cell”, BYJUS, تم الاسترجاع في 12/1/2022. Edited.
