عالم البطاريات: أنواعها وخصائصها

مصادر الطاقة المحمولة

تُعدّ البطارية عنصراً أساسياً في تشغيل الأجهزة والآلات، حيث تُزوّدها بالطاقة اللازمة للعمل. تعتمد البطارية على مجموعة من الخلايا الكهربائية التي تولد تيارات كهربائية. يعود استخدام كلمة “بطارية” لوصف مجموعة من الأجهزة الكهربائية إلى اختراع بنيامين فرانكلين في عام 1748م. وقدّم أليساندرو فولتا وصفاً للبطاريات الكهركيميائية والفولتية في عام 1800م. على الرغم من قيمة البطاريات المبكرة في التجارب العلمية، إلا أن استخدامها في خلية دانييل قلب الموازين. فقد اخترع الصيدلي البريطاني جون فريدريك دانييل أول مصدر علمي للكهرباء على شكل بطارية في عام 1836م.

أنواع مختلفة من مصادر الطاقة

تتكون البطارية الكهربائية من خليتين أو أكثر، وتعمل على تحويل الطاقة الكيميائية المخزنة إلى طاقة كهربائية. تحتوي على قطب سالب وقطب موجب، حيث يكون القطب الموجب مصدر الإلكترونات عند توصيله بالدائرة الخارجية. عند توصيل البطارية بالدائرة، تتحرك الشوارد (الأيونات) داخل البطارية. تتواجد البطاريات الكهربائية بأشكال وأحجام متنوعة لتناسب الأجهزة الكهربائية المختلفة. وتنقسم إلى نوعين رئيسيين:

• البطاريات الأولية: تشتهر باستعمالها في الأجهزة المحمولة، حيث تحتفظ بالطاقة لفترة طويلة، ولا يمكن إعادة شحنها بسهولة لأن التفاعلات الكيميائية النشطة يصعب عودتها إلى حالتها الأصلية.
• البطاريات الثانوية: هذه البطاريات قابلة لإعادة الشحن، وتُصنع باستخدام تقنية الكهرباء السائلة في وعاء غير محكم الإغلاق. يتطلب ذلك وضعها بشكل مستقيم وفي مكان جيد التهوية لضمان تشتت الهيدروجين والغازات الناتجة أثناء الشحن الآمن.

بطاريات السيارات: قوة المحركات

بطاريات السيارات من النوع القابل لإعادة الشحن، وهي تزود السيارات بالطاقة الكهربائية اللازمة لتشغيل المحرك، والإضاءة، ونظام الإشعال. تُصنع عادةً من الرصاص الحمضي، وثاني أكسيد الرصاص، وحامض الكبريتيك، والماء. تتكون من ست خلايا غلفانية. يُمكن إعادة تدوير بطاريات السيارات، مما يقلل من الحاجة إلى موارد جديدة ويُحدّ من انتشار الرصاص السام في مكبات النفايات.

بطاريات الليثيوم: ثورة الطاقة المحمولة

تُعرف اختصاراً بـ LIB، وتُستخدم بكثرة في الأجهزة الإلكترونية المحمولة. تُعتبر بديلاً جيداً لبطاريات الرصاص الحمضي، وقد استُخدمت في البداية في عربات الغولف والمركبات. يعود الفضل في اقتراح صناعتها إلى إم إس يتنغهام من جامعة بينغهامتون، وقد شهدت العديد من التعديلات، كان آخرها في عام 2014م من قبل شركة آمبريوس التي استخدمت أنود السيليكون في عملية التصنيع.