كيف تعمل البطاريات القابلة لإعادة الشحن

ترجمة: محمد الحنيف، الكيمياء العربي

إننا نعلم بأنّ البطاريات القابلة لإعادة الشحن سوف لن تستمر لكنها بالتأكيد تعتبر كخيار أفضل من التخلص من البطاريات، وتساهم بالحفاظ على كوكبنا. دعونا نستكشف كيفية تعمل هذه البطاريات.

البطارية المعاد شحنها هي عبارة عن بطارية قابلة للشحن والاستخدام عدة مرات. وتعرف أيضاً ب “storage battery بطارية مخزنة ” حيث لها القدرة على تخزين الطاقة. وتعرف أيضاً ب “الخلية ثانوية secondary cell “. لقد ولت الأيام التي كنا نضطر فيها لشراء بطاريات جديدة. أي مصّور سيوافق على أنّ إعادة شحن البطاريات بالتأكيد هي خيار أفضل وأرخص من عملية التخلص من البطارية. دون الإشارة إلى اهميتها في الحفاظ على كوكبنا.

وظيفة البطاريات المعاد شحنها:

البطاريات تمتلك قطبين، قطب موجب (كاثود Cathode) وقطب سالب (أنود Anode) يعرفان بالمسريين. كل بطارية مصنوعة من أجزاء كيميائية وأجزاء معدنية، مثل النيكل، والزئبق والرصاص. يوجد بين مسريي البطارية تيار كهربائي يسير، حيث أنّه ينشأ بفعل فرق الكمون بين الأنود والكاثود أي بين المسرى الموجب والسالب. حيث أنّ الجهد الكهربائي يسير من خلال عناصر كيميائية تعرف بالكهرليتات، والتي تكون إما بحالة صلبة أو سائلة. البطارية ذات المسريين تعرف باسم الخلية الفولتية.

تصنع البطاريات هذه الأيام من صفائح لها القدرة على إعادة شحن الأجزاء الكيميائية، والتي هي مفصولة بحواجز. هذه الحواجز مستقطبة، لذلك تكون جميع الالكترونات مجمعة في جهة واحدة. حيث أنّ الجهة التي تتجمع بها الالكترونات تأخذ الشحنة السالبة، والجهة الأخرى تصبح موجبة الشحنة. عندما نوصل جهاز، فإنّه يقوم بعملية تنتج تيار والالكترونات تتدفق من خلال الجهاز للجهة ذات الشحنة الموجبة. في نفس الوقت، فإنّ تفاعلاً كيميائياً وكهربائياً يحدث داخل البطارية، والتي تسبب إعادة الالكترونات مرة أخرى. والنتيجة هي عملية كيميائية تنتج طاقة كهربائية.

تكون هذه التغيرات في البطاريات غير القابلة للشحن “غير عكوسة”. حيث تستطيع البطاريات القابلة لإعادة الشحن أن تعكس بكفاءة التغيرات الكيميائية التي تحدث أثناء عملية التفريغ. وبهذا الأسلوب، فإنّها تخزن لإعادة ملء الشحن وإعادة استخدامها مرة أخرى.

إنّ القدرة على إعادة التفاعل، ليست فقط الميزة الوحيدة للبطاريات القابلة للشحن. هذه البطاريات يجب أن تخضع لتفاعل معاكس، بكفاءة وأمان عدة مرات. بعض البطاريات يمكن أن يعاد شحنها لكن وبسبب التفاعلات الكيميائية التي تكون غير عكوسة تماماً، فإنّها تكون قابلة للخضوع لعمليات إعادة الشحن لمرات قليلة، وأداؤها يصبح أقل كفاءة كل مرة. بالإضافة إلى ذلك، هناك إمكانية لتكون غازات سامة تؤدي إلى انفجارات أو إشعال النيران، إما أثناء أو بعد الشحن.

كان من الصعب، حتى وقت مبكر، أن نجد بطاريات قابلة لإعادة الشحن بأحجام مختلفة. أما الآن، فإنّ قدرة البطاريات قد ازدادت، ومعدل التفريغ الذاتي قد أصبح أطول، وزمن إعادة الشحن أصبح أقصر. كل هذا ساهم بجعل حياتنا أسهل وحافظ على كوكبنا من العناصر الكيميائية والمعدنية المتواجدة في البطارية.

المصدر:

How do rechargeable batteries work?. (n.d.). Everyday Chemistry. Retrieved September 20, 2014, from http://humantouchofchemistry.com/how-do-rechargeable-batteries-work.htm