لماذا تعتبر بطارية السيارة خلية انعكاسية

1 إجابة واحدة
مهندسة
الهندسة الميكانيكية, University of L'Aquila (Italy)

تُعتبر البطاريّة عنصر أساسيّ في السّيارة الكهربائيّة، وإنّها تعمل لضمان تشغيل المُحرك؛ بالإضافة إلى ذلك تُعتبر البطاريّة موردّاً للطّاقة الكهربائيّة في شبكة السّيارة، حيثُ أنّها تحوّل الطاقة الكيميائيّة إلى طاقة كهربائيّة.

تتكوّن البطاريّة عادةً من حاويّةٍ مقسمةٍ بواسطة أقسام إلى خلايا، وهذه الخلايا تُسمى البنوك، وهناك العديد من الوحدات الخاصة المترابطة. الجهد الكُلّي لبطاريّة السّيارة هو 12 فولت يتوزع على 6 خلايا وكل خلية تعطي 2 فولت، وتحتوّي كل وحدة من هذه الوحدّات على مجموعة من الأقطاب الكهربائيّة الموجبة والسّالبة (مصعد ومهبط)، وتحتوّي على محلول كهرلي من حمض الكبريتيك، ويضّم المصعد (القطب السّالب) الرصاص، وأمّا أُكسيد الرصاص فهو يتواجد على المهبط (القطب الموجب).

الشروط الواجب التي يجب توافرها في بطاريّة الرصاص الحامضيّة:

  • أن يحدث فيها تفاعل الأكسدة والاختزال بسرعة مناسبة.
  • أن تعطي طاقة كهربائيّة بقدرة كافيّة.
  • أن يكون لها جهد تفريغ ثابت بقدر كافي ولمدة طويلة.
  • أن تكون متماسكة ويسهُل نقلها وتداولها.
  • أن يسهُل تخزينها في ظروف الجو والحرارة العاديّة ولمدة مناسبة وأن يكون إعادة شحنهاسهلاً.

مبدأ تشغيل البطاريّة:

يعتمد مبدأ تشغيل بطاريات الرّصاص الحمضيّة على التّفاعلات الكهروكيميائيّة للرصاص وثاني أكسيد الرّصاص في وسط حامض الكبريتيك.

تتشكّل الطّاقة نتيجة لأكسدة الرصاص بواسطة حمض الكبريتيك إلى كبريتات، يمكن أن يكون الالكترود من أكسيد الرصاص مع الجرافيت وذلك لمنع تجمّع الهيدروجين؛ يُعّد أكسيد الرصاص ضروري فقط لمنع تجمّع الهيدروجين على القطب؛ يتفاعل الهيدروجين مع الأكسجين المتشكل من الأكسيد ويشكلان الماء، ويُعاد الأكسيد إلى المعدن وربما يتوفر ناتجاً إضافيّاً للطّاقة من أكسدة الهيدروجين.

فتعمل بطارية الرصاص على تأكسد المصعد الذي يضّم الرصاص ويفقد الإلكترونات وتنتقل إلى المهبط الذي يحتوي أُكسيد الرصاص؛ أي يحدث هنا اختزل؛ وينتج عن أكسدة الرصاص بوجود حمض الكبريتيك المخفف كبريتات الرصاص الصلبة التي تترسب وينتج عن اختزال أُكسيد الرّصاص كبريتات الرصاص الصلبة الراسبة والماء؛ وتستمّر هذه العمليّة حتى تترسب جميع أيونات حمض الكبريتيك السّالبة (الكبريتات) وبالتّالي تنخفض شدّة التيّار، وعند شحن البطاريّة فإنّنا نقوم بعملية عكسيّة ويتم تحويل الطّاقة الكهربائيّة إلى طاقة كيميائيّة أي يصبح المصعد مهبط والمهبط مصعد فيُعاد شحن البطاريّة.

يؤّدي طول مدة استعمال البطاريّة إلى تخفيض تركيز الحمض بسبب تكوين الماء، وكذلك تتحوّل مادة المصعد والمهبط إلى كبريتات الرصاص ممّا يؤّدي إلى نقص كميّة التيّار النّاتج عنهما وبذلك تحتاج البطارية إلى إعادة شحن ويتم ذلك عن طريق وصلها بمصدر تيار خارجي ذو جهد أكبر بقليل من جهدها؛ ونتيجةً لذلك تتحوّل الخلية من خلية غلفانية إلى خلية تحليليّة، وتتحوّل كبريتات الرصاص إلى رصاص وثاني أُكسيد الرصاص، ويعود الحمض إلى ماكان علية قبل التفريغ، ويُعتبر شحن بطاريّة السّيارة تفاعل غير تلقائي
لأنها تعمل فى هذه الحالة كخلية إلكتروليتية، وتستخدم الطّاقة الكهربائيّة لإحداث تفاعل كيميائيّ.

وتعتبر بطاريّة السّيارة خليّة انعكاسيّة لأنّه عند توصيل البطاريّة بمصدرٍ كهربائيّ خارجيّ ذو جهد أكبر من الجهد الذي ينتج عن الخلية؛ فهذا سوف يؤّدي إلى انعكاس التّفاعلات التي تحدث عند الأقطاب ويؤّدي ذلك إلى تحويل كبريتات الرصاص إلى رصاص وثاني أكسيد الرصاص، كما يعود تركيز الحمض إلى ماكان علية قبل التفريغ.

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "لماذا تعتبر بطارية السيارة خلية انعكاسية"؟