بحث عن انواع البطاريات واستخداماتها
بحث عن انواع البطاريات واستخداماتها، البطارية هي عبارة عن مجموعة من خلية واحدة أو أكثر تخضع لتفاعلات كيميائية لإنشاء تدفق الإلكترونات داخل الدائرة، وهناك الكثير من الأبحاث والتطورات الجارية في مجال تكنولوجيا البطاريات، ونتيجة لذلك، يتم استخدام تقنيات متقدمة واستخدامها في جميع أنحاء العالم حاليًا لتطوير صناعة البطاريات.
مقدمة بحث عن انواع البطاريات واستخداماتها
بدأت البطاريات في الظهور بسبب الحاجة لتخزين الطاقة الكهربائية المولدة، وبقدر ما يتم توليد قدر كبير من الطاقة، كان من المهم تخزين الطاقة بحيث يمكن استخدامها عند تعطل الجهاز أو عندما تكون هناك حاجة إلى تشغيل أجهزة قائمة بذاتها لا يمكن الاحتفاظ بها بالموصل من التيار الكهربائي، وهنا تجدر الإشارة إلى أنه يمكن فقط تخزين DC في البطاريات، ولا يمكن تخزين التيار المتردد.
شاهد أيضًا: بحث عن الزوايا والمستقيمات المتوازية في الرياضيات
مكونات البطارية
تتكون خلايا البطارية عادة من ثلاثة مكونات رئيسية:
- الأنود (القطب السالب).
- القطب السالب (القطب الإيجابي).
- الشوارد.
القطب الموجب هو القطب السالب الذي ينتج إلكترونات إلى الدائرة الخارجية التي تتصل بها البطارية، وعند توصيل البطاريات، يتم البدء في تراكم الإلكترون عند القطب الموجب والذي يؤدي إلى فرق محتمل بين القطبين.
ومن الطبيعي أن تحاول الإلكترونات إعادة توزيع نفسها، حيث يتم منعها بواسطة المنحل بالكهرباء، لذلك عند توصيل الدائرة الكهربائية، فإنها توفر مسارًا واضحًا للإلكترونات للانتقال من الأنود إلى الكاثود، وبالتالي تشغيل الدائرة التي تتصل بها.
أنواع البطاريات واستخداماتها
يمكن تصنيف البطاريات عمومًا إلى فئات وأنواع مختلفة، تتراوح بين التركيب الكيميائي والحجم وعامل الشكل وحالات الاستخدام، ولكن تحت كل هذه الأنواع هناك نوعان رئيسيان من البطاريات:
البطاريات الابتدائية (الأساسية)
- البطاريات الأساسية هي البطاريات التي لا يمكن إعادة شحنها بمجرد نفاذها، وهي البطاريات الأولية المصنوعة من خلايا كهروكيميائية لا يمكن عكس تفاعلها الكهروكيميائي.
- البطاريات الأساسية موجودة بأشكال مختلفة تتراوح من الخلايا المعدنية إلى بطاريات AA، يتم استخدامها بشكل شائع في التطبيقات المستقلة، حيث يكون الشحن غير عملي أو مستحيل، وخير مثال على ذلك هو في الأجهزة العسكرية والمعدات التي تعمل بالبطارية.
- تحتوي البطاريات الأساسية دائمًا على طاقة محددة عالية، كما أن الأنظمة التي تستخدم فيها مصممة دائمًا لاستهلاك طاقة منخفضة لتمكين البطارية من الاستمرار لأطول فترة ممكنة.
- تتضمن بعض الأمثلة الأخرى للأجهزة التي تستخدم البطاريات الأساسية: ساعات المعصم، أجهزة التحكم عن بعد ولعب الأطفال، على سبيل المثال لا الحصر.
البطاريات القلوية
- أكثر أنواع البطاريات الأساسية شيوعًا هي البطاريات القلوية، حيث أن لديهم طاقة محددة عالية وصديقة للبيئة، وفعالة من حيث التكلفة ولا تسرب حتى عند تفريغها بالكامل.
- يمكن تخزينها لعدة سنوات ولديها سجل سلامة جيد ويمكن حملها على متن طائرة دون إخضاعها لقواعد الأمم المتحدة للنقل وغيرها من اللوائح.
- الجانب السلبي الوحيد البطاريات القلوية هو تيار الحمل المنخفض، والذي يحد من استخدامه على الأجهزة ذات المتطلبات الحالية المنخفضة مثل أجهزة التحكم عن بعد والمصابيح الكهربائية وأجهزة الترفيه المحمولة.
شاهد أيضًا: بحث عن فن التذوق الجمالي
البطاريات الثانوية
- البطاريات الثانوية عبارة عن بطاريات تحتوي على خلايا كهروكيميائية يمكن عكس تفاعلاتها الكيميائية عن طريق تطبيق جهد معين على البطارية في الاتجاه المعاكس.
- يشار إليها أيضًا باسم البطاريات القابلة لإعادة الشحن، ويمكن إعادة شحن الخلايا الثانوية على عكس الخلايا الأولية بعد استخدام الطاقة الموجودة على البطارية.
- يتم استخدامها عادةً في تطبيقات التصريف العالية والسيناريوهات الأخرى، حيث يكون استخدام البطاريات ذات الشحن الواحد باهظ التكلفة أو غير عملي.
- تُستخدم البطاريات الثانوية ذات السعة الصغيرة لتشغيل الأجهزة الإلكترونية المحمولة مثل الهواتف المحمولة والأدوات والأجهزة الأخرى، بينما تُستخدم البطاريات الشاقة في تشغيل المركبات الكهربائية المتنوعة وغيرها من التطبيقات عالية التصريف مثل تسوية الأحمال في توليد الكهرباء.
- يمكن تصنيف البطاريات الثانوية في عدة أنواع أخرى بناءً على كيميائها، وهذا مهم للغاية لأن الكيمياء تحدد بعض سمات البطارية بما في ذلك الطاقة المحددة وعمر الدورة وعمر التخزين والسعر على سبيل المثال لا الحصر.
أنواع البطاريات الثانوية
بطاريات النيكل والكادميوم
- تعد بطارية النيكل والكادميوم (بطارية NiCd أو بطارية NiCad) نوعًا من البطاريات القابلة لإعادة الشحن، التي تم تطويرها باستخدام هيدروكسيد أكسيد النيكل.
- تتفوق بطاريات Ni-Cd في الحفاظ على الجهد وحمل الشحنة عند عدم استخدامها، ومع ذلك، تقع بطاريات NI-Cd بسهولة ضحية لتأثير “الذاكرة” المخيف عندما يتم إعادة شحن بطارية مشحونة جزئيًا، مما يقلل من قدرة البطارية المستقبلية.
- بالمقارنة مع الأنواع الأخرى من الخلايا القابلة لإعادة الشحن، توفر بطاريات Ni-Cd دورة حياة وأداء جيدًا في درجات حرارة منخفضة مع قدرة عادلة، ولكن الميزة الأهم ستكون قدرتها على تقديم طاقتها المقدرة الكاملة بمعدلات تفريغ عالية.
- وهي متوفرة بأحجام مختلفة بما في ذلك الأحجام المستخدمة في البطاريات القلوية، ويتم استخدام العبوات الصغيرة في الأجهزة المحمولة والإلكترونيات والألعاب، بينما تجد التطبيقات الأكبر تطبيقًا في بطاريات بدء تشغيل الطائرات والسيارات الكهربائية وإمدادات الطاقة الاحتياطية.
بطاريات هيدريد النيكل المعدنية
- هيدريد معدن النيكل (Ni-MH) هو نوع آخر من التكوين الكيميائي المستخدم في البطاريات القابلة لإعادة الشحن، يشبه التفاعل الكيميائي في القطب الموجب للبطاريات تفاعل خلية النيكل والكادميوم.
- حيث يستخدم كلا النوعين من البطاريات نفس هيدروكسيد أكسيد النيكل (NiOOH)، ومع ذلك، فإن الأقطاب الكهربائية السلبية في نيكل ميتال هيدريد تستخدم سبيكة تمتص الهيدروجين، بدلاً من الكادميوم المستخدم في بطاريات النيكل.
- بطاريات NiMH تجد التطبيق في الأجهزة عالية التصريف بسبب قدرتها العالية وكثافة الطاقة، يمكن بطارية NiMH امتلاك قدرة مرتين إلى ثلاث مرات من بطارية Ni Cd من نفس الحجم، ويمكن أن تقترب كثافة الطاقة من بطارية ليثيوم أيون.
بطاريات ليثيوم أيون
- تعد بطاريات ليثيوم أيون واحدة من أكثر أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن شيوعًا، ولقد تم العثور عليها في الأجهزة المحمولة المختلفة بما في ذلك الهواتف المحمولة والأجهزة الذكية والعديد من أجهزة البطارية الأخرى المستخدمة في المنزل، ولقد استخدموا أيضًا في تطبيقات الفضاء والتطبيقات العسكرية بسبب طبيعتها خفيفة الوزن.
- بطاريات الليثيوم أيون هي نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن التي تهاجر فيها أيونات الليثيوم من القطب السالب إلى القطب الموجب أثناء التفريغ وتنتقل مرة أخرى إلى القطب السالب عندما يتم شحن البطارية.
- تستخدم بطاريات ليثيوم أيون مركب الليثيوم المقرب كمادة إلكترود واحدة، مقارنةً بالليثيوم المعدني المستخدم في بطاريات الليثيوم غير القابلة لإعادة الشحن.
- تتميز بطاريات ليثيوم أيون عمومًا بكثافة عالية للطاقة، تأثير ضئيل أو معدوم الذاكرة، وانخفاض التفريغ الذاتي مقارنة بأنواع البطاريات الأخرى، تختلف كيميائهم إلى جانب الأداء والتكلفة باختلاف حالات الاستخدام المختلفة.
- على سبيل المثال، تعتمد بطاريات Li-ion المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية المحمولة على أكسيد الليثيوم والكوبالت (LiCoO2) الذي يوفر كثافة طاقة عالية ومخاطر أمان منخفضة عند تعرضها للتلف.
- بينما تعتمد بطاريات Li-ion على فوسفات الحديد والليثيوم التي توفر كثافة أقل للطاقة وهي أكثر أمانا وتقدم بطاريات ليثيوم أيون أفضل أداء لنسبة الوزن مع بطارية كبريت الليثيوم التي توفر أعلى نسبة.
أهم استخدامات للبطاريات
تدخل صناعة البطاريات بأنواعها في كثير من الاستخدامات وأهمها هي:_
- فلا يقوم أن تقوم السيارة بدون البطاريات، لذلك فهي من أهم مكونات السيارات.
- كما أن الهواتف النقالة والإلكترونيات بأنواعها المختلفة لا يمكن أن تستخدم بدون بطارية مشحونة، وبهذا يتم استخدامها.
- وتعتبر البطاريات يتم استخدامها في صناعة السفن التي تحتاج إلى ماتور لتشغيلها، والغواصات البحرية.
- هناك أنواع أخرى يتم استخدام البطارية في تصنيعها، ساعات الحائط والساعات التي يتم ارتدائها في اليد.
شاهد أيضًا: بحث عن العلاقات والدوال النسبية والعكسية
خاتمة بحث عن انواع البطاريات واستخداماتها
وفي نهاية رحلتنا مع بحث عن انواع البطاريات واستخداماتها، نشير إلى أن البطاريات هي من أهم المواد التي تستخدم بشكل شائع في الحياة، حيث نجد لها الكثير من التطبيقات الحياتية، كما أن هناك الكثير من أنواع البطاريات بناء على استخدامها.