بحث عن البطاريات في الكيمياء
يسعى العديد من الطلاب للحصول على بحث عن البطاريات في مجال الكيمياء، فلماذا البطارية؟ يعتبر الكثيرون البطاريات أهم ما ابتكره العلماء. حيث تعتبر البطارية من أهم المصادر الكهربائية المحمولة، حيث يمكن نقلها من مكان لآخر بسهولة، دون الحاجة إلى أسلاك أو أي منفذ كهربائي، وهذا ما ساهم في انتشارها
نظرا لأهمية البطارية، سنقدم لك كل ما تحتاجه حول البطارية من خلال موسوعة، فتابع المقال
بحث عن البطاريات في الكيمياء
في الفقرة التالية سأعرفكم على تاريخ البطارية، وفكرتها العامة
- يعتبر الفيزيائي الإيطالي اليساندرو فولتا هو أول من ابتكر البطارية في عام 1799م ودخلت البطارية في العديد من الأجهزة مثل (الهواتف الذكية، وكذلك الساعات وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وماكينات الحلاقة … الخ)
- تعمل البطارية على تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية
تعريف البطارية
يعتبر واحدا من أكثر الأسئلة التي يتم طرحها، ولذلك سنقدم لك في الفقرة التالية تعريف البطارية
- يتم تعريف البطارية باعتبارها وحدة كهربائية، وتستخدم لتوليد الطاقة الكهربائية، وتقوم البطارية بتحويل الطاقة من الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية
- عملية تحويل الطاقة من كيميائية إلى كهربائية، تعرف بالرد الكيميائي، والبطارية تحتوي على مجموعة من الخلايا الجلفانية
- تقوم تلك الخلايا بعملية تحويل الطاقة.
- تؤثر أنواع وأحجام البطاريات على قدرتها في التشغيل
البطاريات وانواعها
تنقسم البطاريات وفقا لخصائصها الكهربائية، وتشمل البطاريات الأساسية والبطاريات الثانوية، وتشمل ما يلي:
البطاريات الأساسية
- البطارية القابلة للتجديد تعمل لمرة واحدة فقط، ولا يمكن إعادة شحنها وتنقسم إلى:
بطارية الزنك أو الكربون
- هو نوع من البطاريات يحتوي على مادة الزنك، ويتألف من قطبين أحدهما سالب والآخر موجب
- يتم تغطية القضيب بمزيج من مسحوق الكربون والمنجنيز الذي يساعد على توصيل الكهرباء
- تتكون الكهرباء من مزيج من كلوريد الزنك وكلوريد الألمونيوم، ويكون جهد بطارية الكربون والزنك حوالي 1.5 فولت
- هذا النوع من البطاريات متين وله فترة صلاحية طويلة، والميزة البارزة هي أنها ذات سعر منخفض، ولكن يلاحظ أن قدرة هذه البطارية تضعف عندما تنخفض درجة الحرارة
- تستخدم تلك البطاريات في تشغيل الفلاش وأجهزة التحكم، وتتوفر بأحجام “AAA، AA، C، D
بطارية الزئبق
- تتكون منزيد الزئبق وثاني أكسيد المنجنيز، وتعطي حوالي 1.35 فولت من الجهد
- تقل شهرة بطارية الزئبق بسبب احتوائها على مادة الزئبق المشهورة بسميتها الشديدة، وهذا هو السبب في ضعف عملية استخدامها
بطاريات اكسيد الفضة
- أكسيد الزئبق هو المادة الأساسية، ويعمل كقطب موجب وقطب سالب فيه؛ وتكون كهربته الخاصة عادة بوجود هيدروكسيد الصوديوم أو هيدروكسيد البوتاسيوم
- تتميز هذه البطاريات بتنوع أحجامها المختلفة، وتكلفتها الباهظة عند استخدامها في أي جهاز كهربائي، وعادة ما تحتاج إلى تيار كهربائي ضعيف في المقابل للبطاريات الأخرى
البطاريات القلوية
تعتبر البطاريات القلوية نوع رئيسي من البطاريات الأساسية، وهي متواجدة بشكل واسع في جميع أنحاء العالم؛ تتميز بكثافة عالية وصلاحية طويلة
- تتألف البطارية القلوية من قطبين سالبين وقطب موجب، ويعتبر ثاني أكسيد المنجنيز هو القطب الموجب
- تعرف هذه البطارية بالبطارية القلوية لأنها تتكون من هيدروكسيد البوتاسيوم وتستخدم في أجهزة التحكم والبطاريات وغيرها، وتتوفر بأحجام مختلفة، وهي الأكثر شيوعا على الإطلاق
البطاريات الثانوية
تعتبر بطاريات قابلة للشحن، على العكس من البطاريات العادية، وكثيرا ما تتعامل معها في حياتك اليومية، وتتنوع أنواعها كما يلي:
بطاريات الرصاص الحمضية
- اخترعت في ثمانينات القرن العشرين، وتتميز بثقل وزنها وكبر حجمها، ويعتبر الرصاص قطبها السالب
- القطب الموجب يتمثل في مادة ثاني أكسيد الرصاص التي يحتوي عليها
- استخدام تلك البطاريات يزداد كثيرا في مختلف السيارات، وهذا يجعل هذا النوع شعبيا
بطاريات أيون الليثيوم
- هناك العديد من أنواع بطاريات الليثيوم الأيونية وتتألف من قطبين، أحدهما موجب والآخر سالب
- يتألف القطب الموجب من أكسيد ليثيوم كوبالت
- والقطب السالب يتكون من الكربون.
- تستخدم هذه البطاريات في الأجهزة ذات الأداء العالي مثل الهواتف المحمولة والكاميرات والسيارات
أنواع خلايا البطاريات
هناك نوعان من الخلايا الموجودتان في البطاريات، أحدهما رطب أو سائل والآخر جاف، ونعرفهما على النحو التالي
الخلايا الرطبة
- تتألف من بطاريات أولية أو ثانوية، وبسبب طبيعتها السائلة، تستخدم كعازل بين القطبين الموجب والسالب
- وأحد أمثلة الخلايا الرطبة هي خلايا دانييل، وخلايا لوكلانشيه التي يتم استخدامها في الخلايا الجافة، وخلايا بنسن، وخلايا ويستون
الخلايا الجافة
- لا يحتوي على أي سوائل كهربائية، ويتم استبدالها بعجينة رطبة تسمح بمرور التيار الكهربائي
- تتيح هذه التقنية استخدام البطاريات بدون أي قلق، لذلك يتم استخدامها على نطاق واسع في الأجهزة المحمولة
- يمكن أن تكون بطارية الجهاز أولية أو ثانوية، وهذا لا يؤثر على استخدامها بأي شكل من الأشكال
- تعتمد هذه البطاريات بشكل كبير على الخلايا الكهربائية ومواد التحلل الكهربائي
- تفقد هذه البطاريات من 8 إلى 25% من استخدامها، عند تخزينها وعدم شحنها لمدة عام
- هذا يعود إلى التفاعلات الكيميائية التي تحدث فيها
- يمكن تقليل سرعة التفاعل بتخفيض درجة الحرارة، حيث تؤدي درجات الحرارة العالية إلى تقليل أداء البطارية نتيجة لتسريع عمليات التفاعل الكيميائي
- تجمع الهيدروجين في القطب السالب يؤدي إلى تقليل فعاليته، ويمكن استخدام مزيلات الرطوبة لتقليل هذا التراكم
- عادة ما تفقد نسبة 10% من قوتها كل شهر، وتفقد قدرتها تدريجيا بسبب التفاعل بين المواد المكونة لها
استخدامات البطاريات
تستخدم البطاريات في يومنا هذا في جميع أنحاء العالم، ولا يمكن العثور على دولة لا تستخدمها
- وهو يلعب دورا كبيرا في جميع المجالات والكثير من الأجهزة، ومن بين تلك الأجهزة أجهزة الكمبيوتر المحمولة (لاب توب)
- كذلك السيارات وأجهزة الإنذار والمسجلات والهواتف المحمولة وكذلك الغواصات، والكشافات والساعات وأيضا سفن الفضاء، ومنظمات ضربات القلب وغيرها من الأجهزة.
مميزات البطاريات
هناك العديد من المميزات التي جعلتنا نستخدم البطارية حتى الآن، ومنها:
- تتميز البطارية بوزنها الخفيف، وتتعدد أشكالها وأحجامها، وتوفر طاقة كبيرة، وتتميز سعتها بالتوسع
- تتميز الطاقة الكهربائية في البطارية بأنها ثابتة، أي أن قوة الطاقة تبقى واحدة في جميع أحوال ارتفاع أو انخفاض البطارية
- يستطيع نقل الكهرباء بدون حاجة إلى أسلاك أو منافذ
تحذيرات عند التعامل مع البطاريات
هناك العديد من التدابير الاحترازية التي يجب اتباعها لتجنب التعرض لأي خطر:
- يجب غسل اليدين بالماء والصابون قبل أي تعامل مع البطارية، حيث تحتوي على مواد سامة كثيرة تدخل في تركيبتها
- يفضل ارتداء القفازات والكمامة المخصصة عند استخدام البطارية
- يجب أن يكون مكان شحن البطارية جيد التهوية لأنها تحتوي على مادة الهيدروجين السائل التي يمكن أن تشتعل
- يجب أن تبقى البطارية بعيدا عن مصادر الاشتعال
- يجب أن يظل الجزء العلوي للبطارية نظيفا وكذلك جافا
- وعد بميل البطارية بزاوية 45 درجة للتخلص من أي سائل ضار على يدك
إرشادات شراء البطاريات
تعتبر بطاريات السيارات أكثر أنواع البطاريات شيوعا وهي أيضا الأكثر خطورة، لذلك هناك العديد من النصائح التي يجب اتباعها قبل شراء بطارية السيارة:
- يجب أن تختار مركزا ذو سمعة طيبة، لأن البطارية قد تتعرض للتلف إذا تم تركها لفترات طويلة
- يجب عليك أن تسرع في شراء بطارية جديدة قبل أن تنفد بطارية سيارتك حتى لا تتعطل السيارة فجأة
- ليس من الأهمية أن تكون بطارية سيارتك الأغلى ولكن المهم أن تختار البطارية المناسبة لاحتياجاتك
- من الضروري اختيار بطارية لم تصنع منذ أكثر من 6 أشهر لضمان الأداء الجيد
أخيرا، نحب أن نشكر الله على منحنا العقل الذي يسهل حياتنا، وبذلك قدمنا لكم كل ما تحتاجونه عن بحث البطاريات في الكيمياء واستخداماتها من خلال موسوعتنا
للمزيد من المقالات عبر موسوعة:
- مدة شحن البطارية الجديدة سامسونج
- يتوقف عمر البطارية على كمية الطاقة الكيميائية فيها، صواب أم خطأ؟
- معلومات حول المغناطيس الكهربائي (تجارب وأنواع المغناطيس الكهربائي)
المراجع: