مبدأ عمل البطارية

مبدأ عمل البطارية التي تستخدم في أغلب الأجهزة الكهربائية بما في ذلك الهواتف المتحركة والأجهزة الطبية والتجميلية، والتي نعتمد عليها بشكل كبير في حياتنا اليومية، حيث تعتبر البطارية من مصادر الطاقة المحمولة التي لا يمكن الاستغناء عنها، تابع المزيد عبر موقع فكرة.

مبدأ عمل البطارية

تحول البطارية الطاقة الكيميائية مباشرة إلى طاقة كهربائية، وتتكون من خلية كهروكيميائية واحدة أو أكثر، والتي:

• تحتوي على مواد كيميائية يمكن أن تخضع لتفاعلات الأكسدة والاختزال وتنتج تيارا كهربائيا.
• يتضمن المبدأ الأساسي لتشغيل البطارية نقل الإلكترونات من القطب الكهربائي الذي يسمى (الأنود) إلى قطب كهربائي آخر يسمى (الكاثود) عبر الإلكتروليت.
• عندما يتم توصيل البطارية بدائرة خارجية، ويحدث تفاعل كيميائي داخل البطارية، مما يتسبب في تدفق الإلكترونات من الأنود إلى الكاثود عبر الدائرة الخارجية، ينتج هذا التدفق من الإلكترونات تيارا كهربائيا يمكن استخدامه لتشغيل الأجهزة المختلفة.
• أنود البطارية مصنوع من معدن قادر على إطلاق الإلكترونات، ويتكون الكاثود من معدن مختلف قادر على قبول الإلكترونات.
• يحتوي الإلكتروليت السائل، على أيونات تسهل حركة الإلكترونات بين الأنود والكاثود.
• أثناء التفريغ يخضع الأنود للأكسدة، ويفقد الإلكترونات ويصبح مشحونا إيجابيا، وفي نفس الوقت يخضع الكاثود للاختزال، ويكتسب الإلكترونات ويصبح سالب الشحنة، مما يخلق فرق جهد كهربائي بين الأنود والكاثود، مما يدفع تدفق الإلكترونات عبر الدائرة الخارجية.
• بعدها سيتم انتهاء التفاعل الكيميائي داخل البطارية، ولن تتمكن البطارية من إنتاج التيار، وفي هذه المرحلة يجب إعادة شحن البطارية عن طريق عكس اتجاه تدفق التيار، مما يسبب تبديل الأنود والكاثود للأدوار والسماح للبطارية بالخضوع لتفاعل كيميائي يعيد طاقتها مرة أخرى.

البطاريات غير القابلة للشحن

عند النظر في (البطاريات البدائية) التي تستخدم في مصابيح الجيب، نلاحظ أن:

• التفاعل الكيميائي الذي يشحن البطارية يتوقف في النهاية، ما يعني توقف حركة الإلكترونات وتوقف مرور التيار.
• ينتهي العمر الافتراضي للبطارية، ويتم التخلص من هذا النوع من البطاريات؛ لأن التفاعلات الكهروكيميائية الداخلية لا يمكن عكسها.

البطاريات القابلة للشحن

وتسمى أيضا (البطاريات الثانوية)، التي يمكن بها عكس التفاعلات الداخلية عن طريق تمرير تيار كهربائي خلالها، فهي:

• تستخدم في أغلب الأجهزة الإلكترونية.
• توجد في السيارات الكهربائية من أجل تشغيلها وإضاءتها.

أنواع البطاريات

هناك عدة أنواع من البطاريات، لكل منها مزاياها وعيوبها، ومنها:

البطاريات القلوية،	وهي من أكثر أنواع البطاريات التي تستخدم لمرة واحدة، وهي غير مكلفة نسبيا ولها مدة صلاحية طويلة، لكنها غير قابلة لإعادة الشحن.
بطاريات الليثيوم أيون،	تعتبر من البطاريات القابلة لإعادة الشحن، وتستخدم في الهواتف وأجهزة الكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية المحمولة.
بطاريات الرصاص الحمضية	تستخدم عادة في السيارات والقوارب، وهي ثقيلة وضخمة، ولكنها غير مكلفة نسبيا ولها إنتاج عال من الطاقة.
بطاريات النيكل والكادميوم	بطاريات قابلة للشحن شائعة تستخدم في الأدوات الكهربائية والهواتف اللاسلكية، وأقل كفاءة من بطاريات الليثيوم أيون، مما يقلل من عمرهم.
بطاريات الزنك والكربون	وهي نوع من البطاريات القلوية أقل تكلفة ولها عمر أقصر من الأنواع الأخرى من البطاريات القلوية.
بطاريات أكسيد الفضة	وتستخدم عادة في الساعات والأجهزة الإلكترونية الصغيرة، ولكنها باهظة الثمن، ولها عمر طويل وطاقة عالية.
بطاريات الزنك والهواء	متوفرة في أجهزة السمع والأجهزة الطبية، حيث تستخدم الأكسجين من الهواء كمفاعل، مما يجعلها خفيفة الوزن وطويلة الأمد.

في النهاية، ساعد مبدأ عمل البطارية في الحصول على مصادر محمولة ومتجددة للطاقة، وأصبحنا قادرين على حمل الأجهزة الإلكترونية خارج المنزل، والتحكم في الأجهزة الكهربائية عن بعد.