بناء البطاريات القلوية وعملية عمل بطارية قلوية

البطاريات أصبحت من أهم وأكثر المعدات استخدامًا هذه الأيام. تُستخدم البطاريات حيث يكون التزويد بالطاقة غير منتظم، حيث يتطلب الأمر جهدًا منخفضًا (أي أقل من جهد التغذية)؛ الساعات، الهواتف المحمولة والعديد من الأجهزة الصغيرة الأخرى التي تتطلب جهدًا أقل، تعمل بشكل أساسي على البطارية. الميزة الرئيسية للبطارية هي أنها يمكن شحنها واستخدامها إذا انخفضت قدرتها على توفير الطاقة. الخلايا هي الوحدة الأساسية للبطارية، العديد من الخلايا تشكل بطارية. هناك نوعان رئيسيان من البطاريات، البطارية الرصاصية الحمضية والبطارية القلوية.
تم طرح أول بطارية قلوية في السوق بواسطة شركة Eveready Battery في تورونتو. تم تطويرها بواسطة Lew Urry الذي كان يعمل كمهندس كيميائي في هذه الشركة.

Lew Urry طور البطارية القلوية الصغيرة عام 1949. كان المخترع يعمل لصالح شركة Eveready Battery في مختبراتها البحثية في بارما، أوهايو. تدوم البطارية القلوية خمسة إلى ثمانية أضعاف عمر البطاريات ذات الزنك الكربوني، وهي سلفها.

البطاريات القلوية

تم تقديم هذه البطاريات للتغلب على وزن وضعف الصفائح الرصاصية. يعتمد المبدأ الأساسي للعمل للبطارية القلوية على التفاعل بين الزنك (Zn) والأكسيد المنغنيزي (MnO2). سميت البطارية القلوية بهذا الاسم لأن الإلكتروليت المستخدم فيها هو هيدروكسيد البوتاسيوم، وهو مادة قلوية خالصة.

مزايا البطارية القلوية

1. هذه البطارية تتميز بكثافة طاقة عالية.

2. تعمل هذه البطارية بشكل جيد سواء في التطبيقات المستمرة أو المتقطعة.

3. تعمل بنفس الكفاءة سواء في معدلات التفريغ المنخفضة أو العالية.

4. تعمل بنفس الكفاءة سواء في درجة الحرارة المحيطة أو عند درجات حرارة منخفضة.

5. للبطارية القلوية مقاومة داخلية منخفضة أيضًا.

6. لديها عمر تخزين طويل بما فيه الكفاية.

7. تسرب البطارية منخفض.

8. لديها استقرار بُعدي أفضل.

عيوب البطارية القلوية

في الواقع، لا توجد أي عيوب لهذه النوعية من البطاريات باستثناء تكلفتها العالية.

بنية البطارية القلوية

يتم صنع جسم البطارية من برميل فولاذي فارغ. يحتوي هذا البرميل على جميع مواد البطارية، ويستخدم أيضًا كقطب موجب للبطارية. يتم إسقاط الطرف الموجب للبطارية من أعلى هذا البرميل. يتم خلط مسحوق الأكسيد المنغنيزي (MnO2) الناعم مع غبار الفحم ويتم تشكيله على السطح الداخلي المحيطي للبرميل الفارغ. يتم استخدام هذا الخليط المتشكل كخليط قطب موجب للبطارية القلوية. يتم تغطية السطح الداخلي للطبقة السميكة من خليط القطب الموجب بفاصل ورقي. يتم ملء المساحة المركزية داخل هذا الفاصل الورقي بمسحوق الزنك وإلكتروليت هيدروكسيد البوتاسيوم. يُستخدم الزنك كقطب سالب، وتزيد شكله المسحوقي من مساحة الاتصال. يحتفظ الفاصل الورقي المُنقع بهيدروكسيد البوتاسيوم بالإلكتروليت بين القطب الموجب (MnO2) والقطب السالب (Zn). يتم إدخال دبوس معدني (يفضل أن يكون من النحاس الأصفر) على طول المحور المركزي للبطارية القلوية لجمع الشحنة السالبة. يُسمى هذا الدبوس بدبوس جامع سالب. يكون هذا الدبوس متصلًا بغطاء معدني محكم الإغلاق. يوجد غطاء بلاستيكي مباشرة داخل الغطاء المعدني المحكم الإغلاق، وهذا الغطاء البلاستيكي يفصل كهربائيًا بين البرميل الفولاذي الموجب والغطاء السالب للبطارية القلوية.

في خلية البطارية القلوية، يُستخدم مسحوق الزنك كقطب سالب؛ الأكسيد المنغنيزي كقطب موجب وهيدروكسيد البوتاسيوم كإلكتروليت.
رد فعل النصف الأول هو،

رد فعل النصف الثاني هو،

الرد فعل الكلي،

تُقدر خلية البطارية القلوية بـ 1.5 فولت. تظهر خلية قلوية جديدة غير مستخدمة جهدًا يتراوح بين 1.50 إلى 1.65 فولت. الجهد المتوسط تحت الحمل قد يكون بين 1.1 إلى 1.3 فولت. الخلية القلوية AA عمومًا تُقدر بـ 700 ميلي أمبير.
هناك أنواع مختلفة من البطاريات القلوية اعتمادًا على معايير مختلفة.
اعتمادًا على تركيب المواد النشطة للصفائح، هناك أربع أنواع من البطاريات. وهي كالتالي،

1. النيكل والحديد (أو إديسون).

2. النيكل والكادميوم (أو نايف).

3. الفضة والزنك.

4. بطارية الألكوم.

اعتمادًا على طريقة التجميع، يتم تصنيف هذه البطاريات إلى خلايا مغلقة وغير مغلقة.
اعتمادًا على تصميم الصفائح، يتم تصنيف البطارية القلوية إلى نوع مغلق وجيب ونوع مفتوح وجيب.

استخدامات البطاريات القلوية

هناك أنواع مختلفة من هذه البطاريات وتستخدم البطاريات المختلفة لأغراض مختلفة. مثل، تُستخدم بطاريات النيكل والحديد لدفع العربات الصناعية والقطارات في المناجم. كما تُستخدم أيضًا في ظروف الجو. نوع آخر من البطارية القلوية هو بطارية النيكل والكادميوم؛ تُستخدم في الخطوط الجوية التجارية والطائرات العسكرية لتشغيل المحرك الرئيسي. لذا، يمكن القول إن البطارية القلوية تُستخدم بشكل أساسي في المركبات المتحركة والأغراض الصناعية.

بيان: احترم الأصل، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك لحقوق الملكية الفكرية يرجى التواصل للحذف.