ما هي بطاريات الرصاص الحمضية المستخدمة؟

الآن بطاريات الرصاص الحمضية هي أقدم تكنولوجيا حديثة لتخزين الطاقة موجودة منذ أكثر من 100 عام. بالمقارنة مع أنظمة النيكل والكادميوم والليثيوم أيون، لا يزال الطراز القديم أثبت أنه موثوق للغاية، وفعال من حيث التكلفة، ويبتكر فسحة هائلة. تتناول هذه الورقة أساسيات بطاريات الرصاص الحمضية واستخداماتها المتنوعة في الصناعات المختلفة.

بطارية حمض الرصاص

ال بطارية الرصاص الحمضية هو أحد أنواع الخلايا الثانوية. وتتكون أقطابها من ثاني أكسيد الرصاص والرصاص الإسفنجي، في حين أن المنحل بالكهرباء هو حمض الكبريتيك. كان ذلك في عام 1859 عندما قام جاستون بلانت، الفيزيائي الفرنسي، بإعداد هذه الخلية القابلة لإعادة الشحن لأول مرة في العالم. على الرغم من أنها قديمة، حتى اليوم، فهي تحظى بشعبية كبيرة بسبب العروض العضلية التي تقدمها وأيضًا لكونها فعالة من حيث التكلفة.

تشتهر بطاريات الرصاص الحمضية بقدرتها على توفير تيارات ضخمة، وهو أمر جيد للتطبيقات التي تحتاج إلى الكثير من الطاقة في وقت قصير. وفي بعض الأحيان، يُعرفون أيضًا بكونهم أقوياء ومتسامحين مع الظروف القاسية، مما ساعدهم على البقاء مشهورين في مختلف القطاعات.

المبادئ الأساسية لبطارية حمض الرصاص

يجب معرفة المبادئ الأساسية لبطارية الرصاص الحمضية حتى يتمكن المرء من فهم كيفية عملها وأين يتم تطبيقها. فيما يلي المكونات والعمليات الرئيسية:

الأقطاب الكهربائية والكهارل: تتكون بطارية الرصاص الحمضية من قطبين كهربائيين، قطب موجب من ثاني أكسيد الرصاص (PbO2)، وقطب سلبي من الرصاص الإسفنجي (Pb). ويتم غمرها في محلول إلكتروليت من حمض الكبريتيك (H2SO4) - مما يساعد على تمكين التفاعلات الكيميائية اللازمة لتخزين وإطلاق الطاقة.

الجهد والسعة: تحتوي خلية حمض الرصاص الواحدة على جهد اسمي يبلغ حوالي 2 فولت. وعادة ما يتم تجميعها في سلسلة من ست خلايا في بطارية الرصاص الحمضية؛ ومن ثم فإن إجمالي الجهد المقنن يساوي 12 فولت. توفر سعة بطارية الرصاص الحمضية مقدار الطاقة المخزنة والموصلة فيما يتعلق بالوقت ويتم تصنيفها عادةً بالأمبير ساعة (Ah).

الشحن والتفريغ: يؤدي التيار الكهربائي الخارجي إلى إعادة شحن بطاريات الرصاص الحمضية عن طريق التسبب في عكس التفاعلات الكيميائية التي تتم عند التفريغ. هناك ثلاث مراحل في الشحن: السائبة، والامتصاص، والتعويم. من المهم جدًا شحن البطارية بشكل صحيح للحصول على أداء جيد وعمر خدمة طويل.

صيانة:تتطلب بعض بطاريات الرصاص الحمضية صيانة مثل إضافة الماء المقطر إلى المنحل بالكهرباء، في حين أن بعضها الآخر مغلق (حمض الرصاص المنظم بصمام VRLA) وبالتالي لا يحتاج إلى صيانة على الإطلاق. يمكن أن تؤدي أقصى قدر من العناية أيضًا إلى تحسين عمر بطارية الرصاص الحمضية بشكل كبير.

التطبيقات الشائعة لبطارية حمض الرصاص

بطارية الرصاص معروفة بإمكانياتها التطبيقات بسبب تنوعها وموثوقيتها. بعض التطبيقات الأكثر شهرة هي:

السيارات: إنه أحد التطبيقات الأكثر شيوعًا لبطاريات الرصاص الحمضية في صناعة السيارات. إنها بمثابة بطاريات بداية في السيارات مثل السيارات والشاحنات، مما يوفر تيارًا هائلاً للاشتعال. علاوة على ذلك، فقد وجدوا تطبيقات في السيارات الكهربائية والمركبات الهجينة كمصدر ثانوي للطاقة.

الدراجات النارية والمركبات الرباعية: تعد الدراجات النارية ومركبات الدفع الرباعي حالة الاستخدام الأكثر شيوعًا لبطاريات الرصاص الحمضية بشكل عام، نظرًا لكثافات الطاقة العالية التي يمكن أن تحققها هذه الكيمياء بأحجام صغيرة. على وجه التحديد، يتم استخدامها أثناء إشعال المحرك وكذلك لتشغيل أي أنظمة كهربائية مثل الأضواء، وما إلى ذلك.

مصادر الطاقة غير المنقطعة (UPS): تعد UPS إحدى الطرق الأكثر شيوعًا لاستخدام بطاريات الرصاص الحمضية في أنظمة الإمداد بالطاقة غير المنقطعة (UPS) التي توفر الطاقة عندما يكون هناك انقطاع كهربائي والمعروف باسم الطاقة الاحتياطية. وهذا يعني أنه في حالة انقطاع التيار الكهربائي، تظل الأنظمة الرئيسية، مثل أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الطبية، قادرة على العمل

التطبيقات الصناعية: يتم تطبيقه بشكل عام على الاستخدامات الصناعية - على سبيل المثال في الرافعات الشوكية وعربات الجولف وأجهزة تنظيف الأرضيات حيث يكون توصيل الطاقة العالية والقدرة على التعامل مع دورات الشحن والتفريغ المتكررة مفيدًا، وهي من بين التطبيقات الأكثر تطلبًا.

المعدات الطبية: في الغالب، تشمل التطبيقات الطبية تشغيل الأجهزة المنقذة للحياة أثناء انقطاع التيار الكهربائي، مثل أجهزة التهوية ومضخات التسريب، وما إلى ذلك. تحتاج هذه الأنواع من التطبيقات المهمة إلى مصادر احتياطية مضمونة للطاقة، وبالتالي فإن البطارية ذات قيمة كبيرة.

تعد بطاريات الرصاص الحمضية حلاً جيدًا لتخزين الطاقة مرنًا ويمكن الاعتماد عليه ويمكن أن يلبي مجموعة واسعة من التطبيقات لأنها تحب توفير طاقة عالية ويمكنها تحمل الظروف غير الملائمة، بالإضافة إلى توفير الطاقة الاحتياطية؛ وبالتالي، فإنها توفر دعمًا ممتازًا في العديد من الصناعات. مع التقدم المستمر في التكنولوجيا، من الواضح تمامًا أن بطاريات الرصاص الحمضية ستستمر في الحفاظ على مواقعها بينما تدخل تقنيات البطاريات الأخرى حيز التنفيذ. وبهذه الطريقة سيتم تلبية احتياجات الطاقة لمختلف التطبيقات التقليدية والناشئة من خلال حل طاقة موثوق به.