تركيب البطارية وكيف تعمل ؟ What is the battery construction, how does it work?
تركيب البطارية battery construction؟
تحتاج البطارية النموذجية إلى 3 أجزاء هامة لتوليد الكهرباءوهي :-
- الأنود (Anode) ويمثل القطب او الطرف السالب .
- الكاثود (Cathode) ويمثل القطب او الطرف الموجب .
- محلول الالكتروليت (Electrolyte) وهو عبارة عن عجينة كيميائية او مادة سائلة او مادة من الجل او تفصل الأنود والكاثود وتحول الطاقة الكيميائية في البطارية إلى طاقة كهربائية عن طريق نقل الالكترونات من الانود الى الكاثود
بالاضافة الى بعض الاجزاء لاتمام تركيب البطاريات مثل :-
الغلاف Casing :- وهي الذي يحوي جميع اجزاء البطارية بداخله لتسهيل استخدامها
وتخزينها والتعامل معها ويتم تصنيع أغلفة البطاريات من البلاستيك مثلا او الفولاذ او شرائح بوليمر ناعمة ، وما إلى ذلك .الفاصل Separator :- وهو عبارة عن مواد مسامية تمنع تلامس الأنود والكاثود ،
مما قد يتسبب في حدوث دائرة قصر في البطارية ويمكن صنع الفواصل من مجموعة متنوعة من المواد مثل القطن والنايلون والبوليستر والكرتون بحيث لا يتفاعل الفاصلكيميائيًا مع الأنود أو الكاثود أو المحلول ، ويستخدم اذا كان المحلول الالكتروليتي
غير كافي لعمل عزل بين الاقطاب .
ولا بد ان يوجد بداخل البطارية خلية واحدة على الاقل وهي التي تحتوي على قطب موجب واخر سالب وقد يزيد عدد تلك الخلايا حسب الجهد والسعة المطلوبة للبطارية ، لذا فقد يطلق علي البطارية ايضا خلية Cell وكمثال على الخلية هو التي نستخدمها في الساعات والريموت كنترول والتي تعطينا 1.5 او 3 فولت على الاكثر، اما اوضح مثال للبطارية فهوبنك الطاقة power bank والذي يتكون منعة خلايا موصلة على التوالي والتوازي للحصول على جهد معين وقدرة معينة .وعموما فان المواد المستخدمة في اقطاب البطارية او المحلول الالكتروليتي قد تختلف حسب نوعها واستخداماتها لكنهم جميعا يقومون بنفس الوظيفة ويعملون بنفس الطريقة .كيف تعمل البطاريات How batteries work ؟
المفهوم الأساسي الذي تعمل به جميع البطاريات يظل كما هو ،
فعندما يتم توصيل حمل كهربي مثل لابتوب او هاتف محمول او ساعة ... الخ تقوم البطارية بانتاج الكهرباء من خلال سلسلة من التفاعلات بين الأنود والكاثود والمحلول الالكتروليتي ، فتحدث اكسدة – اي فقد للالكترونات - عند الانود (الطرف السالب) ويقوم بانتاج الكترونات بينما يمتص الكاثود( الطرف الموجب) وتحدث عنده عملية اختزال –امتصاص للالكترونات - لنحصل في النهاية على المنتج المطلوب وهو الكهرباء المستمرة DC) (Current وتستمر البطارية في إنتاج الكهرباء حتى نفاد أحد القطبين أو كليهما من المادة اللازمة لحدوث التفاعلات.
ملحوظة :- من المهم أن نلاحظ أن الأقطاب الكهربائية في البطارية مصنوعة دائمًا من مادتين مختلفتين موصلتين للكهرباء ، وايضا أحد المواد من خواصة انه "يحب" التخلي عن الإلكترونات ، والآخر يحب استقبالها ،هذا هو المفتاح الاساسي لكيفية عمل البطارية فإذا تم تصنيع كلا القطبين من نفس المادة ، فإنه لن يحدث للتيار وهي الفكرة التي قامت عليها اكتشاف البطاريات من الاساس عن طريق العالم لويجي جلفاني
وايضا يجب ملاحظة ان جميع المواد الموصلة ليست لها نفس القدرة على فقد او اكتساب الالكترونات وهذا يفسر استخدام مواد معينة في البطاريات مثل الزنك والكربون او ثاني اكسيد المنجنيز .
انتبه :- من المفاهيم التي تعلمناها في المدرسة ، ويجب تصحيحها وهي ان
الكاثود هو القطب السالب والأنود القطب الموجب؟ ، ومع ذلك ، لا ينطبق ذلك إلا على أشياء معينة مثل التحليل الكهربي (تمرير الكهرباء من خلال مادة كيميائية لتقسيمها) ، تشبه البطاريات التحليل الكهربائي العكسي (حيث يتم فصل المواد الكيميائية لتوليد الكهرباء) لذا يتم تبديل المصطلحين الأنود والكاثود. ولتجنب الارتباك ، فمن الأفضل عدم استخدام المصطلحين الأنود والكاثود على الإطلاق. من الأفضل أن تقول "طرف موجب" و "طرف سالب" ومن ثم يكون من الواضح دائمًا ما تعنيه ، سواء كنت تتحدث عن البطاريات أو التحليل الكهربائي - أو أي شيء آخر .بقي ان ننوه الى ان اجاه التيار الاصطلاحي يكون من القطب الموجب للسالب ، بينما الاتجاه الفعلي يكون من السالب للموجب .
المصادر
· https://www.livescience.com/50657-how-batteries-work.html
· https://circuitglobe.com/difference-between-cell-and-battery.html
· https://circuitglobe.com/difference-between-cell-and-battery.html
سبحانك اللهم وبحمدك اشهد الا اله الا انت استغفرك واتوب اليك
تعليقات
إرسال تعليق