البطارية الكهربائية

البطارية هي مجموعة من الخلايا الكيمائية، تُحول الطاقة الكيمائية إلي طاقة كهربية، وتعتبر البطاريات مصدراً للجهد المستمر. فعند وضع معدن ما في محلول موصل للكهرباء مثل المحلول الملحي فإن المادة المعدنية تكتسب جهدا كهربيا كنتيجة للتفاعل الكيمائي الذي يؤدي إلي تبادل الإليكترونات بين سطح المادة والمحلول، فإذا وضع معدنان مختلفان في المحلول الكهربي فإن كل منهما يكتسب جهداً كهربيا مختلفا، وهو ما يعني حدوث فرق جهد كهربي بين المعدنين، فإذا تم توصيل دائرة كهربية بين هذين المعدنين فإن فرق الجهد يعمل علي دفع تيار من الإليكترونات تتحرك من الطرف الأقل جهدا "آنود" إلي الطرف الأعلى جهدا "كاثود"

 

البطارية الكهربائية أو المدخرة الكهربائية اخترعها العالم الإيطالي ألساندرو فولتا بعد أن كانت الكهرباء تنتج بواسطة حك للأجسام المختلفة ببعضها مثل قضيب الأيبونيت أو الشمع الأحمر بقطعة قماش من الصوف أو الحرير.
نتيجة لمناقشات عديدة بين العالم فولتا والعالم جلفاني تبين أنه بتوصيل معدنين مختلفين ببعضهما ينتج قوة كهربائية مولدة من شأنها أن تبقي المعدنين على جهد مختلف, إلا أن هذا الفرق لا يمكنه أن يعطي تيارا بكمية يعتد بها وذلك لعدم توفر احتياطي من الطاقة لتغذيته, وتبين له أن غمس شريحتين من معدنين مختلفين مثل (النحاس والزنك) في موصل مثل محلول من الماء يمكن أن يحدث طاقة كهربية كافية للإبقاء على الفارق بالجهد بين المعدنين يسمح لمرور تيار لفترة معينة عند توصيل اللوحين من الخارج بسلك. حيث يحدث بين الشريحتين المعدنيتين فارق بالجهد يقدر بحوالي فولت واحد إذ أن جهد النحاس في المحلول أكبر من جهد الزنك.

  عني ذلك أن التيار الكهربائي هو نتيجة تحول الطاقة الكيميائية التي تتحرر بواسطة التفاعل بين ألواح المعدنين (الزنك والنحاس) مع المحلول. وتتوقف كمية الكهرباء التي تعطيها المدخرة على كمية المادة التي تتحول فيها.على هذا الأساس العلمي تم تصنيع البطاريه الكهربيه الجافة لكن الأقطاب لم تعد تغمس في سائل, حيث يتكون العمود الموجب فيها من قضيب من الفحم يحيط به بيوسيد المنكنيز والقطب السالب عبارة عن أنبوب من الزنك يحتوي على كلورور النشادر المعجون بالجيلاتين.
تعطي البطاريه الجافة جهدا كهربائياً مقداره 1,5 فولت. وتتوفر بقدرات مختلفة، وهناك بطاريات مصنوعة من النيكل كادميوم يمكن إعادة شحنها مرات عديدة, وهذا النوع من المدخرات تكون بجهد 1,2 فولت 


 لسه مش مستوعب الفكره نبسط الموضوع شويه تاني 

 

الطاقة المختزنة والبطاريات

يعتبر اختزان الطاقة أحد المجالات الهامة التي تدخل في العديد من التطبيقات مثل تشغيل الهواتف المحمولة والسيارات وأجهزة الراديو والحاسبات المحمولة. والطاقة –بصفة عامة- يمكن أن تتحول من صورة لأخرى وأحد هذه الصور وأكثرها شيوعا هي الطاقة الكيميائية التي يمكن حفظها في بطاريات بغرض إنتاج الكهرباء عند وضعها في دائرة كهربية. وللبطارية قطبان أحدهما موجب "+" والآخر سالب "-"، فإذا وصلنا بينهما تتكون الدائرة الكهربية وتنتقل الإليكترونات لتنشأ الكهرباء.

أما سبب نشوء الكهرباء في البطاريات فيرجع إلي التفاعلات الكيماوية والتي لا تبدأ إلا إذا حدث سريان للإليكترونات من القطب السالب إلي القطب الموجب، لذا فإن البطاريات يمكن أن تختزن الطاقة لمدة طويلة قبل استخدامها.

التفاعلات الكيميائية داخل البطاريات

تعرف البطاريات التي تتكون من مادتي الكربون والزنك اختصارا باسم بطاريات الكربون، حيث تحتوي علي مادة حمضية يتوسطها عمود من الزنك وما يحدث عند وضع عمود الزنك في الوسط الحمضي هو أن يتفاعل الوسط الحمضي مع الزنك، مما يؤدي إلي إنتاج غاز هيدروجين وحرارة بالإضافة إلي تآكل عمود الزنك. عند انقسام الجزيئات الحمضية إلي مكوناتها عادة ما نحصل علي غاز الهيدروجين وأنوية أخري، بالإضافة إلي تحرير إليكترونات من ذرات الزنك لتتحد بدورها مع أيونات الهيدروجين لتكون غاز الهيدروجين.

لكن إذا وضع عمود من الكربون في وسط حامضي لا يحدث تفاعل بينهما إلا إذا تم التوصيل بينهما بسلك، وبمعني آخر تكوين دائرة كهربية. حيث تبدأ الإليكترونات في السريان عبر السلك لينتج من هذا التفاعل قدرا بسيطا من الهيدروجين يترسب علي عمود الكربون، بالإضافة إلي إنتاج قدر بسيط من الحرارة يسري عبر الدائرة. والطاقة الناتجة من هذه الدائرة تكفي لإنارة لمبة كشاف أو تحريك موتور صغير كما يمكن زيادة سعة البطارية لتستخدم في إدارة سيارة.

 المراجع 

Battries "www.batterybank.com/page18.html"