لماذا يُستخدم السيزيوم في الخلايا الكهروضوئية

1 إجابة واحدة
مهندس
هندسة أتمتة صناعية, طرطوس

يستخدم معدن السيزيوم في الخلايا الكهروضوئية التي تعمل على تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية يمكن الاستفادة منها، لأنّه محفز مثالي لعمل هذه الخلايا، حيث تحفز الأشعة الشمسية ذرات السيزيوم على تحرير الإلكترونات، التي تتدفق منها تباعًا لتوليد تيار كهربائي يمكن تخزينه أو الاستفادة منه بتشغيل أي حمل، محرك أو ضوء أو ضاغطة وغيرها من الأحمال، حيث تحوي جميع الخلايا الكهروضوئية في تركيبها على ذرات من معادن تستطيع تحرير إلكتروناتها بسهولة عندما تسقط عليها أشعة الشمس، بالإضافة إلى ذلك تعرف ذرات السيزيوم على أنّها كبيرة نوعًا ما، لذا يكون من السهل فقدانها لإلكتروناتها، الأمر الذي ينتج عنه قوة تأين منخفضة.

أمّا السيزيوم، اختصاره Cs، كتعريف هو عبارة عن معدن ذو ذرات ناعمة بلون أبيض فضي لامع مع بعض الخطوط الزرقاء، اسمه مشتق من اللغة اللاتينية من كلمة “caesius” التي تعني السماء الزرقاء، ينتمي إلى مجموعة المعادن القلوية في الجدول الدوري الحديث للعناصر الكيميائية، يقع في العمود الأول النسق السادس، وهو عنصر نادر جدًا في الطبيعة، أغلى من الذهب، يتم استخراجه بشكله الخام من مصدرين فقط في كندا وزيمبابوي، ويكون مخلوطًا في أغلب الأحيان مع عناصر أخرى، تم تحضير حوالي 39 نظير له ضمن المختبرات، أكثرها شيوعًا Cs-133.

يعد السيزيوم أول عنصر لم يكتشف كيميائيًا وإنّما اكتشف عن طريق التحليل الطيفي، وذلك في العام 1860 من قبل العالمين الكيميائيين الإلمانيين روبرت بونسون وكوستاف كيرشوف، اثناء تحليل طيف المياه المعدنية، ليستطيع بعد ذلك العالم الكيميائي كارل ستربرك في عام 1822 استخلاص السيزيوم النقي عن طريق التحليل الكهربائي لمركب سيانيد السيزيوم.

كانت أول التطبيقات العملية للسيزيوم في عشرينيات القرن الماضي، وفق ما تسجله وكالة المسح الجيولوجي الأمريكية، حيث استخدم السيزيوم حينها لإزالة بقايا الأوكسجين العالقة في الأنابيب المفرغة وذلك بسبب طبيعته الكيميائية القابلة للارتباط مع الأوكسجبن، كما استخدم في طلاء المهابط الساخنة لزيادة التيار الكهربائي.

تستخدم مركبات السيزيوم في وقتنا الحالي في العديد من الصناعات، على سبيل المثال في تركيب الخلايا الكهروضوئية،كما ذكرت لك سابقًا السبب في ذلك، وفي صنلعة مقاييس الطيف، بالإضافة إلى استخدام مركباته في العديد من التطبيقات، مثل غرافيت السيزيوم الذي يستخدم كوسيلة لإزالة بعض الكميات الضئيلة من السيزيوم المشع من الحلقات الساخنة المستخدمة في المفاعلات النووية المبردة بالصوديوم بسبب حرارته العالية نسبيًا، كما يستخدم كلوريد السيزيوم كمحفز في التفاعلات الكيميائية العضوية، كذلك تستخدم كربونات السيزيوم كقاعدة أساسية في تجميع المركبات المختلفة في الكيمياء العضوية، يستخدم أيضًا فورمات السيزيوم في إنتاج مركبات اليوريثان، ولتحضير حمض الكبريتيك يمكن استخدام كبريتات السيزيوم مع المحفزات لإنتاجه.

إلا أنّ الكلفة العالية للسيزيوم وتزايد شعبية التقنيات المماثلة له الأرخص ثمنًا والتي تُستخدم فيها بعض المعادن القلوية الأخرى خفّضت استخدامه إلى عدد محدود من التطبيقات.

خصائصه الفيزيائية والكيميائية تشمل:

  • العدد الذري (عدد البروتونات في نواة الذرة): 55.
  • الوزن الذري (متوسط كتلة نواة الذرة): 132.90.
  • درجة الإنصهار: 83.1 فهرنهايت، ما يعادل حوالي 18 درجة مئوية.
  • درجة الغليان: 1239.8 فهرنهايت، ما يعادل حوالي 671 درجة مئوية.
  • الكثافة النوعية: 1.879 غرام لكل سنتمتر مكعب.
  • الحالة الفيزيائية في درجة حرارة الغرفة: صلب.
  • التصنيف: معدن.
  • طاقة التأين: 3.894 فولط.
  • حالة الأكسدة: 1+.
  • عدد النظائر الطبيعية (ذرات نفس العنصر مع اختلاف في عدد النيوترونات): 1.

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "لماذا يُستخدم السيزيوم في الخلايا الكهروضوئية"؟