قلب انرژی: آشنایی با انواع باتری‌ های مورد استفاده در ماشین آلات

با توجه به کاربردهای بسیار متنوع انرژی الکتریکی در پیشرفت بشر، لازم دیده شده‌است که بتوان ذخایری از انرژی الکتریکی تهیه نمود که از آنها در مکانهایی که امکان دسترسی مستقیم به شبکه توزیع برق مهیا نیست، استفاده شود. باتری محلی است که بارهای الکتریکی ناهمنام (چه از نوع مثبت و چه از نوع منفی) را در محفظه‌های عایقی قرار داده‌اند و این بارهای الکتریکی آماده هستند تا در زمانی که یک مادهٔ رسانا، بین آنها ارتباط برقرار کرده‌است، به سمت یکدیگر حرکت کنند و جریان الکتریکی را بوجود آورند. باتری ماشین آلات نیاز یکی از مهم ترین قطعات در این دستگاه ها محسوب می گردد.

باتری چیست؟

بر اساس میزان بارهای الکتریکی مثبت و منفی‌ای که در هریک از باتری‌ها جاسازی شده است، ظرفیت یک باتری تعریف می‌شود. طبیعتاً یکی از روش‌های افزایش ظرفیت بارهای الکتریکی یک باتری، بزرگتر کردن آن است؛ ولی این حجیم شدن، افزایش وزن را نیز به همراه داشته که در نتیجه، حمل باتری را مشکل می‌کند. از اینرو بشر همواره تلاش کرده‌است که ضمن افزایش ظرفیت باتری‌ها، از وزن آنها نیز بکاهد و باتری‌های با راندمان بالاتری عرضه کند.

امروزه گونه‌های بسیار متنوعی از باتری ساخته شده‌است که هرکدام کاربردهای متفاوتی دارند ولی در شاخۀ صنعت حمل و نقل، سه نوع از باتری‌ها، متداولتر می‌باشد که عبارتند از:

۱- باتری‌های سربی- اسیدی

۲- باتری‌های سیلد

۳- باتری‌های کلسیم-نقره

در حوزهٔ ماشین آلات عمرانی، استفاده از باتری‌های سربی-اسیدی، رایج تر است. این باتری اساس ساخت دو باتری دیگر بوده و در میان ۳ گروه معرفی شده، پایین‌ترین راندمان را داراست ولی به دلیل قیمت تمام شدهٔ کمتر، همچنان مورد استفادهٔ وسیع می‌باشد. دو گروه باتری دیگر، گونه‌های بهینه شدهٔ باتری سربی اسیدی هستند که نیاز به سرویس و نگهداری ندارند ولی به دلیل هزینهٔ بالاتر ساخت، بیشتر در خودروهای سواری و تجاری مورد استفاده واقع می‌شوند. برای آشنایی با باطری ماشین آلات ادامه متن را بخوانید.

۱-باتری‌های سربی اسیدی:

رایج‌ترین گونهٔ باتری مورد استفاده در صنعت حمل و نقل می‌باشد. این باتری‌ها از قدمتی حدود ۳۰ ساله برخوردارند و اجزای اصلی سازنده آن عبارتند از: ۱-بدنه ۲-صفحات مثبت ۳-صفحات منفی ۴-صفحات عایق ۵-شاسی یا فریم نگهدارنده صفحات ۶-مایع الکترولیت

بدنه باتری‌ها در گذشته از چوب یا کائوچو ساخته می‌شد که امروزه، پلاستیک و PVC که سبکتر، عایق بهتر و مقاومتر هستند، جای آنها را گرفته اند..

یک باتری ۱۲ ولتی، متشکل از ۶ خانهٔ کوچکتر است که هرکدام دارای یک درپوش قابل باز شدن می‌باشند. در هریک از خانه‌های یک باتری، حداقل ۲ ولت برق تولید می‌شود که با ارتباط سری این خانه‌ها به یکدیگر، ولتاژ نهایی باتری تا ۱۲ ولت افزایش می‌یابد. در داخل هریک از خانه‌های باتری، تعدادی صفحه مثبت، تعدادی صفحه منفی و تعدادی هم صفحه عایق تعبیه شده‌است. صفحات مثبت داخل هر خانه، به صورت موازی به یکدیگر متصل می‌شوند و در نهایت به صورت یک قطب کوچک، از یک خانه از باتری خارج می‌شود. صفحات منفی نیز چنین ساختاری دارند.

پس، از هریک از خانه‌های یک باتری، یک قطب مثبت خارج می‌شود و یک قطب منفی. حال اگر این ۱۲ قطب مثبت و منفی را توسط یک شبکه از جنس آلیاژ سرب-آنتیموان به یکدیگر اتصال داهیم و قطب‌های مثبت و منفی ابتدا و انتهایی را از پوسته باتری خارج کنیم، یک باتری بوجود آمده‌است.

۲-باتری‌های سیلد:

آنتیموان فلز بسیار مستحکمی است ولی عامل داغ شدن باتری‌های سربی-اسیدی در هنگام شارژ و دشارژ آنها بود که این امر، نیاز به سرویس و نگهداری آن باتری در مدت زمان عمرش را الزام آور می نمود. از اینرو در نسل بعدی باتری‌ها، بجای بخشی از فلز آنتیموان مورد استفاده، از فلز کلسیم استفاده کردند. کلسیم باعث می‌شد که دمای باتری در هنگام شارژ و دشارژ، کمتر افزایش یابد و در نتیجه، تبخیر آب نیز کاهش یابد. از اینرو در این باتری‌ها بجای درپوش‌های قابل باز شدن، صرفاً از یک لولهٔ کوچک تخلیۀ گاز برای خروج اتمهای اکسیژن و هیدروژن استفاده شد.

۳-باتری‌های کلسیم-نقره:

در این نوع از باتری، دانشمندان موفق شدند که استفاده از فلز آنتیموان در ساختار باتری را به‌طور کلی کنار بگذارند و از افزایش دمای قابل توجه باتری در زمان شارژ و دشارژ، جلوگیری نمایند که این امر، منجر به عدم تبخیر آب باتری شد. از اینرو، نیازی به هیچگونه دریچه ای برای چک نمودن سطح الکترولیت داخل باتری و افزودن به آن، تعبیه نگردید.

الکترولیت باتری، محلول رقیق شدهٔ اسید سولفوریک می‌باشد. به منظور مخلوط کردن اسید سولفوریک خالص و آب، هیچگاه نباید آب را درون ظرف اسید سولفوریک وارد کرد چون این واکنش، یک واکنش به شدت گرمازا است و می‌تواند به فوران شدید اسید منتهی شود. پس همواره باید اسید را به آهستگی به ظرف آب اضافه کرد تا واکنش گرمازای بوجود آمده، تحت کنترل باشد.

برای مشاهده سایر مقالات، اینجا را کلیک کنید.