بطارية الرصاص أو المركم الرصاصي :
هي بطارية يستخدم فيها أقطاب على شكل ألواح من الرصاص و أكسيد الرصاص مغموسة في محلول الكهرل وهو عبارة عن حامض الكبريت المخفف. تحتوي
بطارية الرصاص على ست خلايا كل خلية تخزن 2.1 فولت و يكون إجمالي فولتية البطارية 12.6 فولت. ويوجد في البطارية قطبان من أعمدة الرصاص أحدهما موجب و الآخر سالب.
بطاريات الرصاص رخيصة الثمن مقارنة بالبطاريات الأخرى ثقيلة الوزن وذات قدرة تخزينية ضئيلة بالنسبة لوزنها تعمر طويلا ومن بين استخداماتها بدء تشغيل السيارات و أجهزة الانفرتر.
تم اختراع هذا النوع من البطاريات عام 1859 من قبل المخترع الفرنسي جاستون بلانتي و لازالت تستعمل حتى يومنا هذا.
التفاعلات الكيميائية:
عند تشغيل البطارية تجري التفاعلات التالية:
القطب السالب يتفاعل لوح الرصاص مع أيون الكبريتات وينتج عنه كبريتات الرصاص و2 إلكترون سالب.
القطب الموجب يتفاعل أكسيد الرصاص مع أيون الكبريتات مع 4 أيون من الماء موجب الشحنة مع 2 إلكترون سالب الشحنة وينتج عنه كبريتات الرصاص و 6 وحدات ماء.
وعند شحن البطارية يتم التفاعل حسب المعادلة التالية:
حيث يتفاعل الرصاص مع أكسيد الرصاص مع حامض الكبريتيك وينتج عن هذا التفاعل كبريتات الرصاص و ماء + طاقة.
يكون فرق الجهد في المعادلة الأولى – 0.36 فولت
يكون فرق الجهد في المعادلة الثانية + 1.68 فولت
ويصبح فرق الجهد بين القطبين = 2.04 = ( 0.36 ) 1.68 فولت
يتفاعل أكسيد الرصاص مع حامض الكبريتيك حتى في حالة عدم استخدام البطارية و ينتج عن هذا التفاعل تفريغ بطيء للبطارية.
أنواع بطاريات الرصاص:
البطاريات التقليدية – Starter batteries مصممة لتخزين سعة معينة وتفريغها بسرعة تستخدم عادة في السيارات وتسمى بطارية بدء التشغيل وتستخدم حامض الكبريت.العمر الافتراضي لهذا
النوع 1 سنة.
البطاريات ذات الدورة العميقة Deep cycle وهي مخصصة لعمليات التفريغ البطيء و بتيار منخفض و تكون ألواح هذا النوع من البطاريات ذات سماكة أكبر بكثير من البطاريات التقليدية و هي أي هذا
النوع من البطاريات الذي ينصح باستخدامه لتشغيل الانفرتر.هذه البطاريات ذات صمام تنظيمي وتنضم إلى فئة البطاريات ذات الصيانة المجانية وهي نوعين بطارية الجل – Gel battery وتستخدم
السيليكات مضافا إلى الكهرل و هي غالية الثمن وتعمر طويلا إذا تم إتباع إرشادات المنتج للشحن والتفريغ وعيبها أنه لا يمكن عمل صيانة لها.النوع الثاني AGM.
العمر الافتراضي لبطاريات الدورة العميقة التي تستخدم الجل 8 سنوات أما إل AGM عمرها الافتراضي 10 سنوات.
سأتناول بالتفصيل النوع الأول من البطاريات وهو الأكثر استخداما لجهاز الانفرتر.
البطارية التقليدية و الانفرتر أسئلة و أجوبة:
أعزائي سأقوم بتوضيح بعض الأمور المتعلقة بالبطاريات التي تستخدم لتشغيل الانفرتر بصيغة سؤال و جواب.
( تنبيه:بطاريات الرصاص تحتوي على حامض الكبريت و هو مادة سامة و حارقة لذا يجب الحذر عند التعامل مع هذه البطاريات بإرتداء قفزات عازلة وملابس تغطي الجسم بشكل كامل كما ينصح
بإرتداء نظارات لوقاية العينين أتمنى السلامة للجميع.)
كيف أشتري بطارية لاستخدام الانفرتر؟
طبعا جوابي هو يفضل شراء بطارية جل و لكن للأسف ثبت أن معظم بطاريات الجل الموجودة ليست جديدة بل مجددة الهيكل و من خلال تجربة الكثيرين لم تعمر طويلا كما هو مفترض. لذلك أنصح
بشراء بطارية تقليدية و يجب مراعاة التالي عند الشراء:
السعة التخزينية للبطارية المراد شرائها و تقاس ب AmpereHour والتي تلبي احتياجات استخدامك في حالة انقطاع التيار AGM الكهربائي. أنصح بشراء عدة بطاريات معتدلة السعة التخزينية و توصيلها
على التوازي بدلا من شراء بطارية واحدة ذات سعة عالية.على سبيل المثال إذا أردت أن تشتري بطارية AH 220 يفضل شراء بطاريتين AH 110 وتوصيلهما على التوازي ( ينصح بعدم توصيل بطارية
قديمة مع بطارية جديدة أو بطاريتين من ماركتين مختلفتين على التوازي ).
شراء بطارية فارغة من الحمض ومغلفة تفُتح أمامك وتعبأ بالحمض لأن عمر البطارية يبدأ في اللحظة التي يضاف إليها الحمض نتيجة للتفريغ الذاتي حتى في حالة عدم الاستخدام و بالتالي لأنصح
بشراء البطاريات ذات الصيانة المجانية Maintenance free و المزودة بالحمض مسبقا لهذا السبب.
بعض أجهزة الانفرتر تعمل على 24 فولت ( بطاريتان توصلان على التوالي ) أو 36 فولت ( 3 بطاريات توصل على التوالي ).
كيف أوصل البطارية مع الانفرتر؟
الانفرتر مزود بعدد 2 كابل ينتهي كل منهما بمربط. كابل لونه أحمر و يمثل الطرف الموجب و بالتالي يربط في القطب الموجب في البطارية .كابل لونه أسود و يربط في القطب السالب في
البطارية.يوصل الطرف الموجب قبل السالب.يجب الحذر عكس الأقطاب يؤدي إلى تدمير البطارية وفي بعض الأحيان قد تنفجر البطارية.
كيف أشحن البطارية ؟
موضوع شحن البطارية هو المهم في موضوع البطاريات لأن غالبية البطاريات تعطل بسبب أخطاء في عملية الشحن. إليكم بعض الملاحظات حول هذه العملية:
يجب استخدام شاحن يتلائم مع سعة البطارية المستخدمة حيث لا ينصح بشحن البطارية بما يزيد عن نسبة 10% من سعتها التخزينية . لنفترض أنك تملك بطارية سعتها AH 100 إذا لا بد أن يكون
الشاحن ذو شدة تيار لا تزيد عن 10 أمبير.للأسف يلجأ مصنعي أجهزة الانفرتر بتزويد هذه الأجهزة بشاحن عالي الأمبير لزيادة سرعة الشحن و تقليص عدد ساعاته وهذه ظاهرة غير صحية للبطارية
و تؤدي إلى التلف السريع.
الجزء الأكبر The bulk من عملية الشحن يتم بتيار ثابت يؤدي إلى زيادة في فولت البطارية و يمكن للخلية الواحدة استيعاب حتى 2.4 فولت في درجات الحرارة المعتدلة أي إجمالي 14.4 فولت
للبطارية و هو الفولت الذي يجب عنده وقف عملية الشحن بعض البطاريات مثل الجل تصل حتى 14.8 فولت.
يأتي بعد ذلك عملية الامتصاص The absorption وهي تزويد البطارية بفولت ثابت و تيار منخفض حتى شحن البطارية بالكامل.
بالإضافة للعمليتين السابقتين هنالك عمليتان اختياريتين .الأولى عملية التوازن أو المعادلة Equalizing تعمل على موازنة فولتية كل خلية والثقل النوعي للحمض في الخلية. النوع الثاني الطفو
Float وذلك بتخفيض الفولت و الحفاظ على البطارية ممتلئة.
بالطبع هذه العمليات غير متوفرة في جميع أنواع أجهزة الانفرتر غالبية الأجهزة تقوم بالشحن حسب العملية الأولى أي عند وصول الفولت لحد معين يتم فصل عملية الشحن. بعض الأجهزة المحترفة
تستخدم المراحل الأخرى من عملية الشحن ويكون ثمنها أعلى من الأجهزة العادية.
أفضل طريقة لشحن البطارية هي الشحن البطيء باستخدام شاحن خارجي ذو فولتية ثابتة لأن الحمض يحتاج إلى وقت طويل للتفاعل مع ألواح الرصاص و بالتالي الشحن البطيء لا يجهد الألواح.
ما هو الفولت المثالي للبطارية الممتلئة ؟
13.2 فولت هو الفولت المثالي للبطارية التقليدية حين امتلائها أي بواقع 2.2 فولت لكل خلية.شحن البطارية حتى 12.60 فولت كما ينصح البعض لن يصل بالبطارية إلى حالة الإمتلاء التام و سوف
يقلل من عمر البطارية الزمني.
متى تعتبر البطارية فارغة ؟
البطارية تعتبر فارغة عند 11.89 فولت أي بواقع 1.98 فولت لكل خلية وهنا يجب الحذر أن معظم أجهزة الانفرتر تقوم بالإنذار بتفريغ البطارية عند 11.5 فولت أو أقل وهذا سبب مهم في سرعة تلف
البطارية.
كيف يتم فحص البطارية ؟
يتم فحص البطارية من قبل المختصين بواسطة جهاز يدعى الهيدروميتر HYDROMETER وهذا الجهاز يقرأ الثقل النوعي للحمض بحيث تكون البطارية ممتلئة عند 1.265 حسب تدريج الجهاز و فارغة
عند 1.120 حسب تدريج الجهاز. أو يمكن فحص البطارية بواسطة الفولتميتر VOLTMETER ويفضل أن يكون رقمي والبطارية تعتبر ممتلئة بحد أقصي 13.2 فولت و فارغة بحد أدنى 11.89 فولت.
كما يمكن فحص البطارية بإجراء امتحان أحمال LOAD TEST وذلك بتحميل البطارية بحمل معلوم وحساب الوقت اللازم لتفريغ البطارية حتى 20% من سعتها التخزينية. يجب شحن البطارية مباشرة
بعد إجراء هذا الفحص كي لا تتلف البطارية.
هل بالإمكان زيادة عمر البطارية ؟
ذكرت في موضوعي السابق عن الانفرتر عدم تفريغ البطارية لأكثر من 80% من سعتها التخزينية و بمداخلة من صديقي المهندس/ حسن عبيد قدم نصيحة بأن لا يزيد مستوى السحب من البطارية
عن 40% وهذا يزيد من عمر البطارية الضعف.
شحن البطارية شحن بطيء يزيد من عمر البطارية.
شحن البطارية مباشرة بعد تفريغها لمنع كبرته الخلايا ( تكون طبقة من الكبريت على الخلايا يحد من عملية الشحن و التفريغ مما يؤدي لتلف البطارية ).
فحص مياه البطارية بشكل دوري انخفاض الحمض عن مستوى معين فوق الخلايا يتلف البطارية و ينصح بتزويد البطارية بماء مقطر و يجب أن لا يزيد مستوى الماء عن العلامة المحددة لكل خلية.
الحرارة العالية تساعد على تآكل الخلايا الموجبة لذا يجب وضع البطارية في بيئة هوية كما لا يجب وضع البطارية على سطح إسمنتي مباشرة فهذا يزيد من نسبة التفريغ الذاتي.
فحص المرابط و الأقطاب باستمرار وتنظيفها يجعل عملية الشجن والتفريغ سلسة.ويمكن تنظيف المرابط بواسطة فرشاة بعد وضع الماء وكربونات الصوديوم على المرايط و الأقطاب.
عدم شحن البطارية بشكل زائد.
وصول فولت البطارية إلى 10.5 فولت يعني موت البطارية.
ما هي أسباب تلف البطارية ؟
نقص الكهرل نتيجة للحرارة الزائدة.
كبرته الرصاص نتيجة لترك البطارية بدون شحن لفترة طويلة.
استخدام مياه الماسورة العادية لتزويد النقص في البطارية.
شحن البطارية بمعدل يزيد عن 10% من سعتها التخزينية.
الحرارة العالية أو التجمد.
العمر الزمني فبعد العمر الافتراضي للبطارية لا تتوقع منها الكثير من الكفاءة.
وصول فولت البطارية تحت الحد المسموح فيه للتفريغ.
مبدأ عمل بطارية الرصاص الحمضية مبدأ عمل بطارية الرصاص الحمضية
مبدأ عمل بطارية الرصاص الحمضية، تعتبر بطاريات الرصاص الحمضية إحدى أنواع البطاريات الكهربائية الثانوية التي يمكن إعادة شحنها وتفريغها، حيث تستخدم بطارية الرصاص الحمضية بكثرة في السيارات للقيام بدورها في بدء تشغيل المحرك. فما هو مبدأ عمل بطارية الرصاص الحمضية وما دورها كجزء من أجزاء السيارة.
محتويات
نبذة تعريفية عن بطارية الرصاص الحمضية
مكونات بطارية الرصاص الحمضية
مبدأ عمل بطارية الرصاص الحمضية
دور بطارية الرصاص الحمضية في السيارة
طريقة العناية ببطارية الرصاص الحمضية
نبذة تعريفية عن بطارية الرصاص الحمضية
تصنف بطارية الرصاص الحمضية (بالإنجليزية: lead acid battery) كإحدى أنواع البطاريات الكهربائية الثانوية والتي تقوم بتخزين الطاقة الكهربائية على شكل طاقة كيميائية وتفريغها على شكل طاقة كهربائية للاستفادة منها في تغذية أحمال كهربائية أو للمساعدة في بدء تشغيل محرك السيارة.
مكونات بطارية الرصاص الحمضية
تتكون بطارية الرصاص الحمضية من ست خلايا متصلين معاً على التوالي للحصول على جهد معين، بمعنى أن جهد كل خلية 2.05 فولت وعند وجود ست خلايا متصلين معاً على التوالي، تكون حاصل ضرب جهد الخلية الواحدة في عدد الخلايا تساوي 12 فولت كالتالي:
= 2.05 x 6 = 12V
ويتم جمع الست خلايا معاً للحصول على قطبي البطارية (القطب الموجب والقطب السالب).
مكونات بطارية الرصاص الحمضية
مكونات بطارية الرصاص الحمضية
كما تتكون الخلية الواحدة من طبقتين أحدهما: المصعد أو الانود وتحتوي على الرصاص، والثانية المهبط أو الكاثود وتحتوي على أكسيد الرصاص، ويتم غمرهما في محلول كيميائي تسمى بحامض الكبريتيك المخفف بتركيز يتراوح ما بين 33 إلى 37 في المئة.
خلايا وقطبية بطارية الرصاص الحميضة
خلايا وقطبية بطارية الرصاص الحميضة
اقرأ أيضاً
أفضل طرق توصيل البطاريات
البطاريات الجافة
قراءة داتا شيت البطاريات الكهربائية – بطاقة المواصفات
مبدأ عمل بطارية الرصاص الحمضية
عملية تفريغ البطارية
تتم التفاعلات الكيميائية خلال عملية التفريغ بين القطبين ومادة الإلكتروليت، حيث تتفاعل ذرات الرصاص عند القطب السالب بأيونات الكبريتات السالبة SO4 الموجودة في الإلكتروليت.
تتكون كل من أيونات الكبريتات السالبة وأيونات الهيدروجين الموجبة +H عند إذابة حمض الكبريتيك في الماء، ومع ارتباط ذرات الرصاص بأيونات الكبريتات تفقد كل ذرة رصاص اثنين من الإلكترونات للتحول إلى جزئيات كبريتات الرصاص PbSO4 عند القطب السالب للبطارية.
تتدفق الإلكترونات التي تفقدها ذرات الرصاص من القطب السالب إلى القطب الموجب عند توصيل البطارية مع حمل كهربائي كالمصباح مثلاُ. حيث تستقبل أو تلتقط جزيئات ثاني أكسيد الرصاص ذرات الإلكترونات عند القطب الموجب والتي تتفاعل مع أيونات الهيدروجين وأيونات الكبريتات الموجودة في الإلكتروليت، ما ينتج عن هذا التفاعل كلاً من كبريتات الرصاص والماء.
عملية شحن وتفريغ بطارية الرصاص الحمضية
عملية شحن وتفريغ بطارية الرصاص الحمضية
عملية إعادة شحن البطارية
تتم عملية إعادة شحن البطارية عندما تبدأ بطارية الرصاص فعاليتها في توليد الكهرباء، حيث يعمل شاحن البطارية على دفع الإلكترونات داخل البطارية في اتجاه مضاد مما يؤدي إلى عكس التفاعلات الكيميائية التي تحدث أثناء عملية تفريغ البطارية.
وتسبب هذه التفاعلات العكسية في إعادة المكونات القطبية (الانود والكاثود) إلى تركيبها الأصلي، كما تعمل على زيادة كمية حمض الكبريتيك في الإلكتروليت، عندها تخزين الطاقة على شكل طاقة كيميائية مرة أخرى من أجل استعمالها مجدداً.
دور بطارية الرصاص الحمضية في السيارة
تستخدم بطارية الرصاص الحمضية كجزء رئيسي في منظومة شبكة كهرباء السيارة، حيث تساعد على بدء إقلاع محرك السيارة لمدة وجيزة، وتمدد وحدات الإضاءة بالطاقة اللازمة.
طريقة العناية ببطارية الرصاص الحمضية
يجب الحرص الشديد عند التعامل مع البطاريات التي تحتوي على مواد سائلة كالحمض، حيث تسبب مادة الحمض في حروق للجلد والعينين كما يمكنه التسبب في إتلاف الملابس القطنية والصوف، لذلك وجب على كل من يتعامل مع هذه البطاريات أن يرتدي ملابس السلامة كالقفازات والنظارات وملابس مناسبة للعمل.
المصادر والمراجع: فولتيات وبعض المواقع الإلكترونية.
أنواع البطارياتالخلايا الحمضيةبطارية الرصاص الحمضيةبطارية السيارةبطارية كهربائيةمبدأ عمل البطاريةمكونات البطارية
لينكدإن Tumblr بينتيريست Reddit VKontakte
