خطا!
انجام عملیات با مشکل مواجه گردید
موفقیت!
انجام عملیات با موفقیت به اتمام رسید
باتری
جمعه - 19 مرداد 1398 - 23:6
همه چیز درباره باتری
تعداد خبر ثبت شده : 79
0 0
تعداد بازدید : 77

باتری یا پیل الکتریکی (ولتاییک) منبعی از انرژی پتانسیل الکتریکی است که در درون آن با انجام واکنش‌های شیمیایی، انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود، این انرژی در قطب‌های باطری قابل دریافت است . انرژی قابل دریافت در قطب‌های باتری به ازای یکای بار الکتریکی را نیروی محرکه الکتریکی (Electromotive force یا emf) باتری می‌گویند و آن را با یکای ولت اندازه‌گیری می‌کنند. قطب مثبت باتری را کاتد و قطب منفی آن را آند می‌نامند. (در فرهنگ عامیانه به قطب‌ها، سر مثبت و سر منفی نیز گفته می‌شود).

کارکرد باتری

معمولاً هر باتری از یک یاچند سلول کوچک داخلی تشکیل شده‌است، در باتری‌ها ممکن است سلول‌ها برای افزایش جریان با هم موازی شده یا برای افزایش ولتاژ با هم سری شوند، هر سلول شامل دو نیم سلول است که به صورت سری توسط ماده‌ای الکترولیت شامل یون‌های مثبت و یون‌های منفی - کهرسانای الکتریکی می‌باشد به هم متصل‌اند. با اتصال باتری به مصرف‌کننده یون‌های منفی از طریق سیم هادی به مصرف‌کننده وارد شده و بعد از ایجاد انرژی در آن (انرژی گرمایی بر اثر عبور از یک مقاومت یا انرژی جنبشی بر اثر القا یا انرژی نور بر اثر پرتاب و…) به سمت یون‌های مثبت حرکت می‌کنند و به تدریج یون‌های مثبت (که در اینجا حفره‌ها هستند) را خنثی می‌کنند. با گذشت زمان یون‌های مثبت بیشتری خنثی شده و به تدریج انرژی باتری کم شده و مقاومت داخلی آن افزایش می‌باشد در این حالت بعد از گذشت مدت زمانی که معمولاً با آمپر ساعت باتری مشخص می‌شود باتری به صورت کامل تخلیه می‌شود. مثلاً یک باتری ۶۰ آمپر ساعت می‌تواند ۶۰ آمپر را تا یک ساعت تأمین کند، این باتری بعد از گذشت یک ساعت و با کشیدن جریان ۶۰ آمپر از ان به صورت کامل تخلیه می‌شود. با کاهش جریان دریافتی از باتری می‌توان مدت زمان کارایی آن را افزایش داد، در این حالت باید پارامترهای مانند دما، لزرش و مقدار تنش موجود در جریان را نیز در زمان نهایی لحاظ کرد. به عنوان مثال باتری ۶۰ آمپر ساعتی در حالت تئوری باید جریان ۲۰ آمپر را برای مدت زمان ۳ ساعت تأمین کند در حالی که با توجه به ساختار باتری و همچنین دمای محیط ممکن است این زمان تا نیم ساعت نیز کاهش یابد.

باتری‌های شارژشدنی

فناوری استفادهٔ عملی از دانش و مهارت برای ساختن ابزار ماشین ساختمان وسیلهٔ نقلیه و سایر وسایل مورد نیاز دیگر است در طول تاریخ تعاریف متعددی توسط صاحب نظران در مورد مفهوم تکنولوژی ارائه شده‌است. برخی همچون نژی آن را در معنای ابزاری برای حفظ بقای انسان‌های نخستین تعبیر کرده‌اند و برخی دیگر مانند کلاکستون آن را ابزاری در دست بشر برای تسلط بر محیط دانسته‌اند. فناوری، دانش-مهارت تولید افزار (سخت و نرم) است. فناوری (تکنولوژی) شیوه و شگرد ساخت و کاربرد ابزار، دستگاه‌ها، ماده‌ها و فرایندهایی است که گره گشای دشواری‌های انسان است. فناوری یک فعالیت انسانی است و از همین رو، هم از دانش و هم از مهندسی دیرینه تر است.

مجموعهٔ «دانش» قابل دسترس برای ساختن ملزومات و مصنوعات از هر نوع، برای پرداختن به حرفه‌ها و مهارت‌های دستی (به استثنای آنجا م کارهای مذهبی، جادویی، نظامی یا آشپزی) و برای استخراج یا جمع‌آوری انواع مواد (به استثنای موادی که برای خوراک یا برای مراسم مذهبی یا جادویی مورد استفاده قرار می‌گیرند) دلالت دارد.

  • در مورد جوامعی که هم‌اکنون صنعتی اند یا جوامعی که در حال صنعتی شدن هستند این اصطلاح دلالت دارد بر همه یا بخش منظمی از آن مجموعه «دانش» که مربوط است به:
  1. اصول علمی و اکتشافات
  2. فرایندهای صنعتی موجود و پیشین، منابع نیرو و مواد، و روش‌های انتقال و ارتباط، که تصور می‌شود به تولید یا بهبود کالالها و خدمات مربوط باشند.
  • مفهوم تکنولوژی به صورت دانشی که به ساختن و بکار بردن ابزار و وسائل مربوط می‌شود، و دانش استفاده از مواد خام (به استثنای خوراک)
  • «نظام تکنولوژیک» یعنی «ابزار مادی و مجموعه‌ای از دانش» که «در اختیار افراد سهیم در یک اقتصاد قرار دارد».
  • کاربرد صنعتی نتایج علم که کار فن شناسان و مهندسان است و «علم» یا «علم محض» اختصاص داده شده‌است.
  • دلالت دارد بر فعالیت عملی در راه بهبود روش‌ها و وسائل صنعتی قدیمی بدون ارجاع به اصول علمی، یعنی گرایش به «اختراع اشیاء و فرایندهای جدید یا ایجاد بهبود در اشیاء و فرایندهای قدیمی تر.. و شاید اکثر اختراعات فنی و ترقیات بی هیچ نوع کمکی از سوی علم محض صورت گرفته‌است.
  • دلالت دارد بر مجموعه‌ای از دانش و مهارتی که مبشر اختراعات و ترقیات فنی بوده یا بالقوه قابل استفادهٔ آن‌ها باشد.
  • واژه فناوری اغلب به نوآوری‌ها و نوابزارهایی اشاره دارد که از اصول و فرایندهای تازه یافتهٔ دانشی بهره می‌گیرند. از این رو مقولهٔ فناوری ممکن است در بدو مواجهه عجیب جلوه کند. لیکن چنین نیست. حتی نوآوری‌های بسیار کهن مانند چرخ هم نمونه‌هایی از فناوری بوده و به‌شمار می‌روند. از مصداقهای فناوری نزد قدما فوت کوزه‌گری بوده‌است.
  • فناوری همان تسلط و تبحر انجام کار است، فناوری توانایی انجام کار در تمامی سطوح و زمینه‌ها است. یعنی طراحی، ساخت، استفاده، تعمیر و نگهداری و تحقیق و توسعه و غیره می‌باشد.
  • امروزه بسیاری از فناوری‌ها در نتیجه پژوهش به دست می‌آیند و پژوهشگاه‌های فناوری زیادی در سراسر جهان بر پا شده‌است. تکنولوژی به معنای اصلی حداکثر استفاده از کمترین امکانات موجود می‌باشد. در کتاب مبانی و مدیریت فناوری اطلاعات آمده‌است:
  • فناوری به معنی کاربرد منظم معلومات علمی و دیگر آگاهی‌های نظام‌یافته برای انجام وظایف علمی است.
  • فناوری را می‌توان کلیهٔ دانش‌ها، فرایندها، ابزارها، روش‌ها و سیستم‌های به کار رفته در ساخت محصولات و ارائهٔ خدمات تعریف کرد.
  • فناوری کاربرد عملی دانش و ابزاری برای کمک به تلاش انسان است.
  • فناوری نوآورد (cutting-edge) به فناوری‌ای گفته می‌شود که به تازگی در بازار آمده و قابلیت‌های نوین و نوآورانه‌ای ارائه می‌کند.
  • یونیدو فناوری را کاربرد علوم در صنایع با استفاده از رویه‌ها و مطالعات منظم می‌داند
  • فرهنگ لاروس، فناوری را مطالعهٔ ابزارها، شیوه‌ها و روش‌های مورد انتظار و مورد استفاده در حوزه‌ها گوناگون صنعت می‌داند.
  • فناوری مجموعه‌ای از فرایندها، روش‌ها، فنون، ابزار، تجهیزات، ماشین‌آلات و مهارت‌هایی است که توسط آن‌ها کالایی ساخته شده یا خدمتی ارائه می‌گردد.
  • فناوری عبارت است از کاربرد علوم در صنایع با استفاده از رویه‌ها و مطالعات منظم و جهت‌دار.
  • علام با مطالعهٔ طبیعت به بررسی رفتارهای طبیعی و فیزیکی پرداخته و به دنبال کشف پدیده‌ها است و در حالی‌که فناوری با به‌کارگیری ایده‌ها و دستاوردهای علمی، خدمات و کالای مورد نیاز بشر را ارائه می‌کند.
  • فناوری عامل تبدیل منابع طبیعی، سرمایه و نیروی انسانی به کالا و خدمات است که عناصر متشکله یا ارکان آن عبارت است از: سخت‌افزار، انسان افزار یا نیروی انسانی متخصص، فناوری متبلور در اسناد و مدارک یا اطلاعات، سازمان‌ها یا نهادافزار.
  • تکنولوژی یا فناوری به معنای کاربرد منظم معلومات علمی و دیگر آگاهی‌های نظام یافته برای انجام وظایف عملی است. به بیان ساده‌تر، تکنولوژی کاربرد عملی دانش و ابزاری برای کمک به تلاش انسان است و تأثیر بسزایی بر توسعه جوامع بشری دارد

تأثیر بر صنعت و بازار کار

توجه داشته باشید که برای اطلاعات بیشتر می‌توانید به بخش باتری قابل شارژ مراجعه کنید.

از این باتری‌ها برای مقاصد زیر استفاده می‌شود:

  1. باتری‌های نیروگاهی (GROE-OGI-OPZS-FNC)
  2. باتری‌های آنتن‌های مخابراتی باتری‌های مخابراتی NET Power-power
  3. باتری‌های مورد استفاده در سامانه‌های ریلی و مترو
  4. باتری‌های مورد استفاده در پروژه‌های نفت، گاز و پتروشیمی (FNC)
  5. باتری‌های خورشیدی (Solar.bloc)
  6. باتری‌های مورد استفاده در ups
  7. باتری‌های منابع تغذیه (SLA - VRLA)
  8. باتری‌های اتومبیل، لیفتراک و موتورسیکلت
  9. باتری‌های سامانه‌های حفاظتی، روشنایی، امنیتی و سامانه‌های کنترل

این باتریها پس از دشارژ، با عبور جریان در جهت مخالف جریان دشارژ، به صورت الکتریکی قابل شارژ می‌باشند و با نام باتریهای ذخیره یا باتری شارژی نیز شناخته می‌شوند، عمر این باتری بیشتر از ۵ سال است و بارها می‌توان آن‌ها را شارژ و دشارژ کرد.

۱ – کاربردهایی که به دلیل صرفه اقتصادی و نیاز به توان بالاتر از توان باتری غیرقابل شارژ، باتریهای شارژی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این موارد هر چند امکان استفاده از باتریهای غیرقابل شارژ نیز وجود دارد ولی هزینه زیاد، کارایی کم و آلودگی محیط زیست را در پی خواهد داشت.

۲ – کاربردهایی که در آن‌ها از باتری‌های قابل شارژ به عنوان وسیله ذخیره انرژی استفاده می‌شود و باتریها توسط یک منبع انرژی اولیه شارژ و در هنگام نیاز انرژی ذخیره شده را به بار تحویل می‌دهند. در این حالت باتری همیشه توسط یک شارژر در زیر شارژر قرار گرفته و در مواقع قطع برق انرژی مورد نیاز مصرف‌کننده را تأمین می‌کند، باتری منبع تغذیه بدون وقفه و باتری اتومبیل، لیفتراک و موتورسیکلت نمونه‌ای از این کاربرد می‌باشد.

باتریهای قابل شارژ را می‌توان به دو دسته کلی اسیدی و بازی تقسیم‌بندی نمود که هر کدام براساس جنس الکترودهای مثبت و منفی به انواع گوناگون تقسیم‌بندی می‌شوند. برای کاربردهای صنعتی ساکن در اکثر موارد از باتریهای نیکل–کادمیوم (بازی) و برای کاربردهای که در آن لرزش وجود دارد معمولاً از باتری سرب – اسید استفاده می‌گردد. از ویژگی‌های باتریهای قابل شارژ علاوه بر قابلیت شارژ مجدد، توان بالا، نرخ دشارژ سریع و مشخصه عملکرد بهتر دمای پائین می‌باشد. باتری نیکل - کادمیوم را معمولاً در Battery room یا باتری خانه نگهداری می‌کنند.

خطر و نقص باتری

خطرها و نقص‌های مربوط به باتری عبارتند از:

  • انفجار
  • نشتی
  • ملاحظات زیست‌محیطی

انفجار

پدیده انفجار باتری عموماً ناشی از عدم کاربرد یا کارکرد صحیح باتری است. به عنوان مثال تلاش برای شارژ نمودن مجدد باتری‌های یک بار مصرف یا غیرقابل شارژ، می‌تواند باعث انفجار این منبع انرژی الکتریکی شود.

نشتی

در بعضی از باتری‌ها از مقوا، فلز روی و مواد شیمیایی استفاده می‌شود. واکنش شیمیایی درون باتری در مدت زمان طولانی، باعث خروج و نشت مواد شیمیایی داخل باتری به بیرون شده و ایجاد خوردگی شیمیایی در قطعات فلزی دستگاه‌ها که اطراف باتری قرار دارند می‌نماید.

ملاحظات زیستگاهی

افزایش بهره‌گیری از باتری‌ها و کاربردهای گسترده آن افزایش زباله‌های صنعتی و زیستگاهی تازه این کالا را به همراه داشته‌است. آفرینندگان باتری از مواد شیمیایی هراس ناک برای پیدایش کارایی بهتر باتری‌های ساخته شده خود سود می‌جویند. پسمان‌های انباره مایه بالا رفتن آلودگی زیستگاهی به زهرهای کشنده فلزی باتری‌ها شده‌است البته امروزه انسان‌های زیادی در تلاش بوده تا این خطرات را (برای مثال با ساخت باتری‌های چندبار مصرف که باعث کاهش زباله‌هایی از این قبیل می‌شود) کاهش دهند.

نخستین باتری تاریخ

پیل الکتریکی در ایران باستان در فاصله سال‌های ۲۵۰ ق. م تا ۲۲۴ پ. م در تیسفون ساخته شد. این باتری‌ها به باتری‌های بغداد و پیل الکتریکی مشهورند. شرکت جنرال الکتریک این باتری‌ها را با روش تاریخ‌گذاری رادیوکربن Radiocarbon dating شبیه‌سازی کرده‌است. معلوم شده‌است که قدمت این پیل‌ها به ۲۰۰ سال پیش از میلاد می‌رسد. این پیل‌ها دارای بدنهٔ بیرونی از جنس ارتن ور بوده که حاوی میله‌ای آهنی است و به وسیلهٔ بخشی از بدنهٔ مسی (میلهٔ آهنی درون استوانهٔ مسی) ایزوله شده‌است. زمانی که درون محفظه با محلولی الکترولیت مانند آبلیمو پر شود، این وسیله جریان الکتریکی خفیفی تولید می‌کند. این احتمال وجود دارد که این وسیله برای آبکاری الکتریکی جواهر به کار می‌رفته‌است.

در سال ۱۳۱۷ خورشیدی برابر با ۱۹۳۸ میلادی، باستان‌شناس آلمانی ویلهلم کونیک و همکارانش ابزارهایی را در نزدیکی تیسفون پایتخت ایران در دوران اشکانیان یافتند. پس از بررسی معلوم شد که این ابزارها پیل‌های الکتریکی هستند که در دوره تاریخی ایران اشکانی ساخته شده و به کار برده می‌شده‌اند. او این پیل‌های تیسفون را باتری پارتی نامید که امروزه با نام‌های دیگر همچون باتری پارتیان یا پیل اشکانی هم مشهورند. او در مقاله‌ای این مطلب را منتشر کرد و از این وسیله با عنوان باتری باستانی یاد کرد که برای آبکاری الکتریکی و انتقال لایه‌ای از طلا یا نقره از سطحی به سطح دیگر به کار می‌رفته‌است.

این اکتشاف مربوط به دوره تاریخی سلسله اشکانیان، تاحدی موجب شگفتی است. حتی برخی از دانشمندان اروپایی و آمریکایی این باتری را به موجودات فضایی افسانه‌ای و احتمالاً ساکنان فرا هوشمند سیارات دیگر که تصور می‌شود با بشقاب‌های پرنده و کشتی‌های فضایی به زمین آمده بودند، نسبت دادند، و آن را فراتر از دانش اندیشمندان و پژوهشگران آن دوران دانستند. برای ایشان پذیرفتنی نبود که دانش ایرانیان در ۱۵۰۰ سال پیش از گالوای ایتالیایی(۱۷۸۶ میلادی) که پیل الکتریکی را اختراع نمود تا به این حد بالا باشد.

به احتمال زیاد، ساکنان بین‌النهرین از این پیل‌های الکتریکی جریان برق تولید می‌کردند و از آن برای آبکاری اشیاء زینتی سود می‌جستند. اما در پهنه دریانوردی منطقه خاورمیانه از این اختراع جهت آبکاری ابزارهای آهنی در کشتی و جلوگیری از زنگ زدن و تخریب آن‌ها استفاده می‌کردند.

این تئوری بعدها توسط دانشمندان دیگری به بوته آزمایش سپرده شد. ویلارد گری، مهندس برق شرکت جنرال الکتریک در ایالت ماساچوست، پس از مطالعهٔ مقالهٔ کونیگ تصمیم گرفت باتری بغداد را بازسازی کند. وی درون کوزهٔ سفالین را با آب انگور، سرکه یا محلول سولفات مس پر کرد و موفق به تولید ولتاژ حدود ۱٫۵ تا ۲ ولت شد. بعدها دکتر اگبرشت، مصرشناس مشهور در سال ۱۹۷۸ نمونه‌ای از باتریهای بغداد را بازسازی کرد و آن را با آب انگور پر نمود و توانست ولتاژ ۰٫۸۷ ولت تولید کند. وی از این پیلها برای طلاکاری یک پیکرهٔ نقره‌ای استفاده کرد. نمونه‌های بیشتری از این باتری‌های باستانی در سال ۱۹۹۹ توسط دانشجویان دکتر Marjorie Senechal، استاد ریاضیات و تاریخ علم در Smith College ماساچوست، ساخته شد. آن‌ها با پر کردن کوزهٔ آن با سرکه قادر به تولید ولتاژ ۱٫۱ ولت بودند. علاوه بر تئوری استفاده از این باتریها برای آبکاری الکتریکی فلزها، تئوری‌های دیگری مبنی بر استفادهٔ پزشکی یا موارد دیگر داده شده اند.

 

تهیه شده در تیروز