بطاريات قلوية

بالنسبة للعديد من الأجهزة، تعتبر البطاريات القلوية أو بطاريات الزنك والمنغنيز هي الأفضل. الخلايا الجلفانيةتُعرف هذه البطاريات أيضاً بالبطاريات القلوية. وهي متوفرة لدى أي متجر بسعر معقول. ما هي؟ وكيف تبدو؟ هي في الأساس بطاريات قوية تخضع لتفاعل كيميائي قوي، ينتج عنه الكهرباء.

العنصر الأساسي هو ثاني أكسيد المنغنيز، الذي يعمل ككاثود. أما الأنود فهو مسحوق الزنك. والإلكتروليت هو هيدروكسيد البوتاسيوم، وهو القلوي الذي استمدت منه هذه البطاريات اسمها. تُستخدم هذه البطاريات غالبًا لتشغيل الألعاب، والمصابيح اليدوية، وأجهزة الراديو، وغيرها من الأجهزة المماثلة.

اقترح عالمان، هما إديسون ووالديمار يونغر، استخدام القلويات كمحلول إلكتروليتي بشكل مستقل لأول مرة. ثم استخدموه في بطاريات النيكل والكادميومكان المهندس لويس أوري أول من استخدم هذه المادة في البطاريات التقليدية. في عام 1950، أصدر بطاريات تسمى إيفريديفي عام 1960، حصل هو وشركاؤه على براءة اختراع للبطاريات القلوية.

صفات

يتم إنتاج البطاريات القلوية بأحجام مختلفة، وخاصة AAAA و AAA و AA و D و C و Krona - 6F22 ونوع القرص المسطح.

بطاريات زر قلوية

هي أقراص صغيرة مسطحة بقطر يتراوح بين 4.8 و30 ملم، وتنتج جهدًا كهربائيًا يتراوح بين 1.5 و3 فولت. غلافها مصنوع بالكامل من المعدن، مما يسمح باستخدام بطاريات الألكيد في الظروف الجوية القاسية. يفصل بين المصعد والمهبط عازل كهربائي، مما يمنع حدوث قصر في الدائرة الكهربائية وتلف البطارية. بفضل صغر حجمها وصغر حجمها، أصبحت شائعة الاستخدام، حيث يمكن وضعها بسهولة في الساعات والآلات الحاسبة وسلاسل المفاتيح وغيرها من الأجهزة الصغيرة.

مصادر التيار الكهربائي من نوع الإصبع أو AA

هذه هي الأكثر شيوعًا. تُستخدم حيثما يلزم تيار تفريغ عالٍ. جهدها 1.5 فولت. وقد وجدت تطبيقات في الساعات، والألعاب، وأجهزة الراديو، والمصابيح اليدوية، والمعدات الطبية، والموازين، وفأرات الحاسوب، وغيرها من الأجهزة الإلكترونية.

جميع التفاصيل موجودة في المقال. بطاريات AA!

براميل بطاريات قلوية

وتشمل هذه نوعين: د و ج.

تُزوّد ​​هذه الأجهزة بالكهرباء دون الحاجة إلى توصيلها بشبكة كهربائية بجهد 220 فولت. وتُستخدم في أجهزة التسجيل، وأجهزة الراديو، والمصابيح اليدوية، والألعاب. وقد ازداد استخدامها. سعةالجهاز الذي يستهلك القليل من الطاقة سيدوم لفترة طويلة.

إذا رأيت نقشًا على الجسد LRإذاً، فهذه بطاريات قلوية بنسبة 100%.

مصادر التيار الكهربائي بالخنصر

هذه بطاريات AAA. تُصنع هذه البطاريات على شكل أسطوانة قطرها 10.5 مم، ويبلغ طولها عادةً 44.5 مم، ووزنها حوالي 14 غرامًا. قد تختلف هذه البيانات باختلاف الشركة المصنعة. قد تحتوي البطاريات القلوية أحيانًا على عناصر حماية إضافية.

تُستخدم هذه العناصر في العديد من الأجهزة الإلكترونية، مثل أجهزة التحكم عن بعد للتلفزيون، وساعات المنبه، والمصابيح اليدوية، وأجهزة الاستقبال، والمشغلات، وما إلى ذلك. يمكنك معرفة أنها عنصر قلوي من خلال الملصق. بطارية قلوية.

تعرف على المزيد حول مصادر الطاقة هذه اقرأ هذه المقالة!

عنصر قلوي كرونا

له شكل غير قياسي ويستخدم في أدوات القياس والمعدات الطبية والمصابيح اليدوية. أجهزة الكشف عن المعادنتتميز هذه البطاريات القلوية بجهد 9 فولت وعمر طويل. وتكمن ميزة هذا المصدر للطاقة في قدرته على توفير تيار عالٍ للأجهزة مع الحفاظ على حجمه الصغير.

اقرأ المزيد عن التاج في هذه المقالة!

المعايير الرئيسية

يمكنك ملاحظة عبارة "بطارية قلوية" على الغلاف فوراً. هذه العلامة على البطاريات القلوية تُعرّفها على الفور.

الجهد أو المجالات الكهرومغناطيسيةيساوي 1.5 - 9 فولت.

تصل سعة البطارية القلوية إلى 3000 مللي أمبير/ساعة. هذا بالنسبة للبطاريات الأكبر حجماً.

القدرة النوعية 100-150 كيلوواط/م³.

تتراوح درجة الحرارة التي يمكن أن تعمل عندها مصادر التيار من -30 إلى +55 درجة مئوية⁰.

الطاقة النوعية: 65-90 واط ساعة/كجم؛

يتم الإنتاج في دول مثل روسيا والولايات المتحدة الأمريكية والصين واليابان.

الشكل: أسطوانات، مستطيلات، أقراص مسطحة.

الكيمياء في البطاريات القلوية

أولاً، يحدث تفاعل أكسدة للزنك عند المصعد. ويتكون هيدروكسيد الزنك أولاً:

Zn + 2OH− → Zn(OH)2 + 2e−

ثم تأتي مرحلة التحلل إلى أكسيد الزنك والماء.

Zn(OH)2 → ZnO + H2O

أما بالنسبة للكاثود، فيحدث عليه تفاعل اختزال أكسيد المنغنيز (IV) إلى أكسيد المنغنيز (III):

2MnO2 + H2O + 2e− → Mn2O3 + 2OH−

إذا كان المحلول الإلكتروليتي هو هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH)، فستبدو المعادلة كالتالي:

Zn + 2KOH + 2MnO2 + 2e− → 2e− + ZnO + 2KOH + Mn2O3

عندما تنفد البطارية، لا ينفد المحلول الإلكتروليتي القلوي. هذا يعني أن كمية صغيرة منه فقط مطلوبة للإنتاج. ونتيجة لذلك، يحتوي هذا النوع من مصادر الطاقة على ثاني أكسيد المنغنيز أكثر بمقدار مرة ونصف من البطاريات نفسها. محلول ملحي العناصر الحالية.

بنية البطارية القلوية

يمكنك قراءة المزيد عن البنية القياسية لمصدر التيار في هذه المقالةستجدون وصفاً أكثر تفصيلاً هناك.

يتم إنتاج التيار عندما يحدث تفاعل بين الكاثود والأنود.

تركيبة كاثود البطارية القلوية:

• عوامل ربط خاصة – 1%.
• يعمل أسود الأسيتيلين كجرافيت - حوالي 10٪.
• يشكل ثاني أكسيد المنغنيز ما يصل إلى 85%.
• تصل نسبة المكون القلوي لهيدروكسيد البوتاسيوم إلى 35%.

ويمكن أن تكون هذه العناصر أيضاً عناصر نشطة مثل الليثيوم والصوديوم. وخلال عملية الإنتاج، يتم زيادة كثافة الإلكتروليت بإضافة مواد اصطناعية أو طبيعية خاصة تحتوي على مجموعة هيدروكسيل (OH).

يُصنع المصعد من الزنك النقي. ويخضع لعمليات مقاومة الصدأ. ثم يُخلط به الألومنيوم والبزموت.

تتميز البطارية القلوية ببنية معكوسة مقارنة بمصادر الطاقة الملحية.

1. تُوضع عجينة أساسها الزنك (3) في الداخل. يوجد هذا المعدن على شكل مسحوق. تسمح هذه الطريقة بزيادة مساحة التلامس بشكل ملحوظ. لذلك، سعةتتميز البطاريات القلوية بمقاومة أعلى من محلول ملحي.
2. يتولد جهد سالب في الزنك، الذي يتم تكثيفه بمادة الهيليوم الخاصة. ويتم تطبيق هذا الجهد على القضيب (2) المصنوع من النحاس الأصفر.
3. يتم فصل الكربون من الجرافيت أو الرماد أو السخام (5) المختلط بثاني أكسيد المنغنيز عن الزنك باستخدام جهاز فصل خاص (4).
4. البطارية الإضافية عبارة عن كوب فولاذي (1) مطلي بالنيكل.
5. يتم صنع القطب السالب على شكل قرص معدني رقيق (9).
6. الغطاء (6) معزول عن الكوب الرئيسي. وهذا يمنع حدوث القفل.
7. تقوم حشية خاصة (8) بامتصاص الغازات المضغوطة. وهي قليلة العدد، حوالي 20%.
8. يتم تركيب غشاء (7) وحجرة امتصاص الغاز في بطارية قلوية. عند ازدياد الضغط، تخترق الغازات الغشاء، مما يؤدي إلى تمزقه. عند هذه النقطة، يتم إطلاق الإلكتروليت.

وبالتالي، فإن تركيب البطارية القلوية يبدو كما هو موضح أعلاه.

نظائر البطاريات القلوية

يمكن استبدال مصادر الطاقة هذه بأي بطاريات ذات حجم وجهد مناسبين. المهم هو توافق الجهد، وبعد ذلك يمكنك البحث عن بديل. على سبيل المثال، يمكن استخدام بطاريات الليثيوم كبديل. محلول ملحي، الزئبق، عناصر الطاقة الفضية.

إذا قمنا بتوزيعها حسب فئة السعر، فسيبدو الأمر كالتالي:

• محلول ملحي.
• بطاريات قلوية أو قلوية.
• فضي. عادة ما يكون شكله كشكل حبة الدواء.
• الليثيوم.

الأولى هي الأرخص.

مزايا البطاريات القلوية

على الرغم من انخفاض تكلفتها، تتمتع مصادر الطاقة هذه بعدد من المزايا:

• يمكن استبدالها بسهولة، على عكس البطاريات. لا حاجة لانتظار شحن البطارية بالكامل.
• إنها متوفرة دائماً. اذهب إلى أي متجر، سواء كان متجر أدوات منزلية أو متجر بقالة، وستجدها هناك. ستجدها في كل كشك.
• تدوم هذه الأجهزة لفترة طويلة. بعض الأجهزة مزودة ببطاريات مدمجة تتلف بعد سنتين أو ثلاث سنوات. في النهاية، إذا كان الجهاز غير قابل للفصل، فيجب التخلص منه. لكن الأجهزة التي تعمل بالبطاريات تتميز دائمًا ببطارية قابلة للاستبدال.
• تستغرق بعض شواحن البطاريات وقتاً طويلاً جداً للشحن، لذلك إذا كان الوقت مهماً، يمكنك استبدالها بسهولة ببطاريات قلوية.
• انخفاض معدل الإفراز الذاتي.
• إنها تعمل بشكل جيد في درجات الحرارة المنخفضة.
• إنها تتحمل تيارات التفريغ القوية بشكل مثالي.
• بالبطارية على وشك النفادبالتساوي.
• يتمتع بمستوى عالٍ يفضل الاستخدام قبل تاريخ انتهاء الصلاحية.
• آمن.

العيوب الرئيسية للبطاريات القلوية

والآن دعونا نتحدث عن السلبيات.

• أحيانًا يكون السعر مرتفعًا.
• كتلة كبيرة.
• لا توجد إمكانية لاستخدامه مرة ثانية أو لاحقة.

يمكنك تجاهل السعر، لأن البطارية القلوية تدوم لفترة طويلة.

أي البطاريات أفضل: القلوية أم الملحية؟

يتجادل المستخدمون أحيانًا حول أي البطاريات أفضل: الملحية أم القلوية. لكن بالتدقيق، يتضح أن البطاريات القلوية تتمتع بتقييم أعلى بكثير! إن لم تصدقني، جرب اختبارًا بسيطًا: اشترِ بطاريتين بمحلولين إلكتروليتيين مختلفين، وضع كلًا منهما في جهازين متطابقين، وشغّلهما، وسجّل الوقت. البطارية التي تدوم أطول هي الأفضل!

فيما يلي الفروقات بين البطاريات القلوية والبطاريات الملحية:

1. سعة أعلى!
2. اعمل لمدة أطول بخمس مرات!
3. يمكنها تحمل درجات حرارة تصل إلى -20 درجة مئوية بسهولة!
4. لا يتسرب الإلكتروليت من الغلاف عندما يتم تفريغ العنصر بشكل كامل!

إذن، المزايا واضحة!

الاختلافات بين البطاريات الملحية والبطاريات القلوية

الفرق هو أن كل واحدة منها تحتوي على حشوة مختلفة، وتحدث بداخلها تفاعلات كيميائية مميزة.

تستخدم بطاريات الملح أملاح الكلوريد، بينما تُملأ البطاريات القلوية بهيدروكسيد البوتاسيوم. يسمح المعدن المسحوق للبطاريات القلوية بإطالة عمرها. ونتيجة لذلك، زاد إنتاج الطاقة بشكل ملحوظ، ليصل إلى خمسة أضعاف، وفقًا لبعض المصادر.

يُعدّ عمر الخدمة وظروف التشغيل من الفروقات الأخرى بين البطاريات القلوية. فهي تتحمل درجات حرارة تتراوح بين -20 و+55 أو حتى +70 درجة مئوية. وقد يصل عمر بعض هذه البطاريات إلى خمس سنوات. وتنتشر شائعات حول توفر بطاريات قلوية قابلة لإعادة الشحن. ملح تدوم مصادر التيار نفسها لمدة تصل إلى عامين.

كبرى الشركات المصنعة المعروفة للبطاريات القلوية

في الواقع، يوجد العديد من الشركات في سوق مزودات الطاقة، وكلها تدّعي أنها الأفضل. فيما يلي أبرزها:

• كاميليون تعمل الشركة من الصين وتنتج بطاريات قلوية عالية الجودة. توفر هذه البطاريات أداءً مستقراً وطويل الأمد مع معدل تفريغ عالٍ.
• إنرجايزر – هي شركة أمريكية تنتج مصادر طاقة تحافظ على الجهد عند مستوى ثابت تقريبًا حتى النهاية.
• باناسونيك – شركة معروفة تتمتع بخبرة تمتد لعقود. تنتج مصادر طاقة تعمل بكفاءة في الطقس البارد وتوفر جهدًا ثابتًا للجهاز.
• ديوراسيل– هي الشركة الأكثر شهرة في السوق. تتميز بطارياتها القلوية بانخفاض معدل التفريغ الذاتي وسعة عالية.

إلى جانب هذه الشركات، هناك العديد من الشركات الأخرى التي تصنع مصادر طاقة عالية الجودة.

هل يمكن إعادة شحن البطاريات القلوية؟

لا يمكن إعادة شحن البطاريات القلوية. بمجرد انتهاء صلاحية البطارية، يجب التخلص منها في مركز إعادة تدوير مخصص. قد يتسبب توصيلها بالشاحن في العديد من المشاكل، بدءًا من تسرب الإلكتروليت وصولًا إلى الانفجارات والحروق.

الفرق بين البطاريات القلوية وبطاريات الليثيوم

الفرق هو أن بطاريات الليثيوم تدوم سبعة أضعاف عمر بطاريات القلوية. فهي تتحمل درجات حرارة منخفضة تصل إلى -40 درجة مئوية، ويمكن تخزينها لمدة تصل إلى 10 سنوات. كما أنها تتميز بجهد كهربائي أعلى من بطاريات القلوية، حيث يتراوح بين 1.5 و3 و3.6 و3.7 فولت. وتحافظ على مستوى شحن ثابت، ثم ينخفض ​​بشكل حاد في نهاية عمرها الافتراضي. وتتميز هذه البطاريات بخفة وزنها. سعةعدة مرات أكثر. بطاريات الليثيومقد تنفجر عند إعادة شحنها، أو عند تعرضها للماء، أو في حال تلف غلافها. كما يوجد اختلاف في تصميمها.

لكن إذا كنت تتساءل عن أي البطاريات أفضل، القلوية أم الليثيوم، فإن البطاريات الليثيومية هي الأفضل بالتأكيد.

توصيات ونصائح للمستهلكين

• قبل الشراء، إذا لم تكن متأكدًا من نوع البطارية التي تحتاجها، فراجع دليل الجهاز. عادةً ما يحدد المصنّع نوع البطارية.
• من الأفضل استخدام مصادر الطاقة التي تعمل بالبطاريات، لأنها تدوم لفترة طويلة. وهذا يوفر المال.
• استخدم بطاريات ذات جهد كهربائي مناسب لجهازك.
• انتبه لتاريخ التصنيع. لا تشترِ أجهزة تخزين الطاقة المزودة باحتياطي طاقة.
• من الأفضل إعطاء الأولوية للعلامات التجارية المعروفة. لكن هذا ليس ضرورياً، فالشركات غير المعروفة تنتج منتجات لا تقل جودة عن المنتجات الشهيرة. ففي النهاية، يسعى الجميع إلى بيع منتجاتهم وزيادة الطلب عليها.
• لا ترمِ البطاريات القلوية المستعملة في الخارج أو في سلة المهملات. لحماية البيئة، خذها إلى نقاط التجميع المخصصة.
• يجب أن تبدو العبوة جديدة وخالية من أي انبعاجات.