مبدأ عمل البطارية الكهروكيميائية

بواسطة: - آخر تحديث: ٠٧:٥١ ، ٢٣ يوليو ٢٠١٩
مبدأ عمل البطارية الكهروكيميائية

الخواص الكهربية للمواد المختلفة

بعض المواد الصلبة وخاصة البلورات لها استقطاب كهربائي دائم، وتصبح البلورات الأخرى مستقطبة كهربائيًا عند تعرضها للإجهاد، وفي الاستقطاب الكهربائي يتم فصل مركز الشحن الموجب داخل عنصر ذرة أو جزيء قليلًاعن مركز الشحنة السالبة، وعند ثنيه مادة صلبة أو لفها أو عصرها، أو في حالة ضغط شريحة رقيقة من الكوارتز بين قطبين، يحدث فرق محتمل في الضغط، وعلى العكس إذا تم إدخال بلورة الكوارتز في مجال كهربائي، فإن الضغط الناتج يغير أبعادها، وتتضح الخواص الكهربية المختلفة للمواد في تطبيقات متعددة كما هو واضح في مبدأ عمل البطارية الكهروكيميائية.[١]

البطارية الكهروكيميائية

لتوضيح مبدأ عمل البطارية الكهروكيميائية يجب معرفة أن الخلايا الكهروكيميائية أو الغلفانية يمكن أن تكون قائمة بذاتها ومحمولة، فيمكن استخدامها كبطاريات وخلايا وقود، والبطارية الكهروكيميائية هي خلية غلفانية أو سلسلة من الخلايا الغلفانية تحتوي على جميع المواد المتفاعلة اللازمة لإنتاج الكهرباء، وفي المقابل تعد خلية الوقود خلية غلفانية تتطلب إمدادًا خارجيًا ثابتًا بواحد أو أكثر من المواد المتفاعلة لتوليد الكهرباء، ولشرح مبدأ عمل البطارية الكهروكيميائية ينبغي بيان أن هناك نوعان أساسيان من البطاريات: البطاريات التي يمكن التخلص منها والتي تكون فيها تفاعلات القطب غير قابلة للإلغاء بشكل فعال ولا يمكن إعادة شحنها، والبطاريات القابلة لإعادة الشحن، أو الثانوية التي تشكل منتجًا غير قابل للذوبان، ويمكن إعادة شحن هذه البطاريات من خلال تطبيق إمكانات كهربائية في الاتجاه المعاكس، وتقوم عملية إعادة الشحن بتحويل بطارية قابلة لإعادة الشحن مؤقتًا من خلية جلفانية إلى خلية إلكتروليتية.[٢]

مبدأ عمل البطارية الكهروكيميائية

تعتبر الخلية الغلفانية فكرة مثالية لتوضيح كيفية تسخير الطاقة باستخدام تفاعلات بسيطة بين بعض العناصر المعينة، ولتوضيح مبدأ عمل البطارية الكهروكيميائية ينبغي توضيح أن الخلية الغلفانية تعمل كجهاز تحدث فيه تفاعلات الأكسدة والاختزال المتزامنة، حيث تستخدم هذه التفاعلات لتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية، وهو مبدأ عمل البطارية الكهروكيميائية، والتي يمكن استخدامها لأي غرض تجاري، وتستخدم الخلية الغلفانية القدرة على فصل تدفق الإلكترونات في عملية الأكسدة والاختزال، بحيث يمكن تشكيل مسار لتدفق الإلكترونات عبر هذا السلك، وهذا التدفق للإلكترونات يسمى التيار، ويمكن جعل هذا التيار يتدفق عبر سلك لإكمال الدائرة ومن ثمّ يعمل أي جهاز مثل التلفزيون أو الساعة، ويمكن إجراء خلية غلفانية من أي نوعين من المعادن، ويمكن أن يشكل هذان المعدنان الأنود والكاثود إذا ترك في اتصال مع بعضهما البعض،كما يجب أن تحتوي الخلية الغلفانية بشكل عام على قطبين، واحد من هذه الأقطاب، الكاثود، ويجب أن يكون القطب موجب الشحنة بينما الآخر يكون سالبًا، ويجب أن يحدث التفاعل الكيميائي المتعلق بالاختزال في الكاثود، في حين يحدث تفاعل الأكسدة في الأنود، وكمثال لو تم استخدام الزنك والنحاس، فعند حدوث التفاعل الكيميائي، سينتهي الزنك بفقد إلكترونين، وسيتحول النحاس ليصبح النحاس الأولي.[٣]

المراجع[+]

  1. "Electric properties of matter", www.britannica.com, Retrieved 14-07-2019. Edited.
  2. "Galvanic Cell", www.sciencedirect.com, Retrieved 21-07-2019. Edited.
  3. "Galvanic Cells", www.toppr.com, Retrieved 14-07-2019. Edited.