بطاريات الكربون والزنك وجدوى استخدامها

يصعب اليوم تخيّل الحياة العصرية بدون مصادر طاقة مستقلة، وتحديداً البطاريات. تُستخدم هذه المصادر لتشغيل مجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية، بدءاً من ألعاب الأطفال وصولاً إلى فئران الحاسوب.

توجد عدة أنواع رئيسية من مصادر الطاقة:

1. «جاف» محلول ملحي (بطاريات الزنك والمنغنيز أو الزنك والكربون)؛
2. قلوي؛
3. الزئبق؛
4. فضي؛
5. الليثيوم.

سنلقي في هذه المقالة نظرة فاحصة على أولها وأحد أكثرها استخدامًا أنواع البطاريات - محلول ملحي أو كما تُسمى أيضاً، بطاريات الكربون.

رسميًا، طُوِّرت أول بطارية منغنيز-زنك على يد الفرنسي د. ليكلانشيه عام 1867. إلا أن شركة إيفريدي الأمريكية الرائدة بدأت بإنتاج بطاريات الكربون-زنك على نطاق واسع لحل المشاكل التجارية. لاحقًا، انتهى الاحتكار. إيفريدي الشابة التي تعرضت للاعتداء شركة دوراسيلفي ذلك الوقت، بدأت بطاريات الكربون بالانتشار على نطاق واسع، وبدأ الطلب عليها ينمو بشكل كبير. وبفضل ذلك دوراسيلتمكن من إقامة إنتاج على نطاق واسع.

كانت هذه البطاريات تُسمى بطاريات الكربون أو بطاريات الكربون والزنك لوجود قضيب من الجرافيت فيها. ومع مرور الوقت وتقدم العلم، بدأت تظهر أنواع أخرى. أنواع عناصر الطاقة أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة وأكثر موثوقية. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن الطلب على بطاريات الكربون لا يزال مستمراً نظراً لتكلفتها المنخفضة للغاية.

بنية بطاريات الزنك والكربون

يتكون الجهاز من أسطوانة زنك كقطب سالب، وقضيب كربون خامل كقطب موجب، ومحلول إلكتروليتي (كلوريد الأمونيوم). ينتج عن التفاعل الكيميائي حاملات شحنة. عند عدم استخدام بطاريات الزنك والكربون، تُستعاد الشحنة بتسوية عدم التجانس في تركيبة المحلول الإلكتروليتي. هذه الزيادة في الشحنة ليست كبيرة، لكنها تُطيل عمر بطارية الكربون.

خصائص بطاريات الزنك والكربون

 

اسم المؤشر	قيمة المؤشر	توضيح
نوع البطارية	أساسي أو للاستخدام لمرة واحدة	لا يوجد خيار إعادة شحن آمن
نوع التفاعل الكيميائي للبطارية	المنغنيز والزنك	يستخدم في الأجهزة ذات متطلبات التيار المنخفضة
الجهد االكهربى	1.5 فولت
سعة	400–1700 مللي أمبير
فئة السعر	الأقل بين المنافسين

تصنيف بطاريات الكربون وفقًا للتصنيف الدولي

تُوضع علامة على بطاريات الكربون ذات المنشأ الأجنبي بالحرف R ورقم يُحدد نوع الغلاف.

اسم	وضع العلامات
عناصر دائرية كبيرة، D	R20/LR20
عناصر مستديرة صغيرة، ج	R14/LR14
عناصر الأصابع، AA	R6/LR6
عناصر الأصابع الدقيقة، AAA	R3/LR3
عناصر "كرونا"، 9 فولت	6LR61
العناصر المسطحة4.5 فولت	3R12/3LR12

ونتيجة لذلك، يمكننا أن نستنتج أن الميزة الرئيسية وربما الوحيدة لبطاريات الزنك والكربون اليوم هي انخفاض تكلفتها مقارنة بالبطاريات الأخرى. أنواع عناصر الطاقةتشمل العيوب تسرب الإلكتروليتات المتكرر، وانخفاض سعةوفترات تخزين وتشغيل قصيرة.

ستساعدك القواعد البسيطة التالية على تجنب الأخطاء عند اختيار بطاريات الزنك والكربون وإطالة عمرها الافتراضي:

1. إذا لم يتم استخدام الجهاز بشكل متكرر، فمن الأفضل إزالة بطاريات الكربون من الحجرة.
2. تحتفظ بطاريات الكربون بخصائصها في درجات حرارة تتراوح من 0 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية، لذا حاول تجنب شراء البطاريات من المتاجر المفتوحة خلال فصل الشتاء.
3. تفقد بطاريات الكربون ما يصل إلى 20% من شحنتها في غضون عام من التخزين، لذا راقب تواريخ التصنيع.
4. لا تحاول بأي حال من الأحوال إعادة شحن بطاريات الزنك والكربون. قد يؤدي عدم القيام بذلك إلى اشتعالها.
5. بما أن البطاريات تعتبر نفايات سامة، فيجب التخلص منها في مرافق خاصة.

لسوء الحظ، لا توجد مثل هذه المرافق إلا في المدن الكبيرة نسبياً، ولا تزال مسألة التخلص السليم من البطاريات قائمة.