انرژی ذخیره ایی و باتری ها

انرژی را نمی توان تولید نموده یا از بین برد ، اما می توان آن را به صورتهای مختلف ذخیره نمود. یکی از روش های ذخیره سازی ، ذخیره نمودن انرژی شیمیایی در باتری است. با اتصال باتری به یک مدارمی توان الکتریسیته تولید نمود.اگر به یک باتری توجه کنید ، خواهید دید که دو سر به نامهای قطب مثبت و منفی دارد. اگر دو قطب را توسط یک سیم به هم وصل کنیم ، می توانیم یک مدار بسازیم . الکترونها از سیم عبور نموده و جریان الکتریسیته یا برق را تولید می نمایند. درون باتری، واکنشی بین مواد شیمیایی انجام می شود. اما این واکنش صرفاً در زمان جریان الکترونها رخ می دهد .

 

باتریها را می توان برای مدت طولانی نگه داشت ، زیرا شروع فرآیند شیمیایی منوط به عبور الکترونها از قطب منفی به مثبت مدار است.

یکی از باتری های خیلی ساده باتری روی – کربن است که به اختصار باتری کربن نامیده می شود. این باتری شامل مادة اسیدی و یک میله از جنس روی در مرکز است. اینجا داشتن اطلاعات کمی در خصوص شیمی به ما کمک خواهد کرد. زمانی که روی به داخل اسید وارد می شود ، اسید شروع به خوردن روی کرده و گاز هیدروژن و انرژی گرمایی آزاد می شود. مولکولهای اسید به اجزای تشکیل دهندة خودش تفکیک می شود. این اجزا معمولاً شامل هیدروژن و سایر اتمها می باشد. در طی این فرآیند الکترونهای مربوط به اتم روی آزاد شده و با یونهای هیدروژن اسید ترکیب می شوند و تولید گاز هیدروژن می کنند.اگر یک میلة کربن به داخل اسید وارد شود ، اسید هیچ گونه واکنشی با آن انجام نخواهد داد.

 

اما اگر میلة کربن را با یک سیم به میلة روی وصل کرده و یک مدار تولید کنید ، الکترونها شروع به عبور از سیم نموده و با هیدروژن موجود برروی میلة کربن ترکیب می شوند. این عمل باعث آزادی مقدار کمی گاز هیدروژن شده و گرمای بسیار کمی را نیز تولید می کند. مقداری از این انرژی گرمایی ، انرژی است که از مدار عبور می کند. حال انرژی موجود در مدار می تواند یک لامپ چراغ قوه را روشن کرده و یا یک موتور کوچک را به حرکت در آورد. سرانجام میلة روی کاملاً توسط اسید باتری حل شده و باتری دیگر قابل استفاده نمی باشد.

همانگونه که در فصل اول خواندیم اولین باتری توسط ، الکساندر ولتا ساخته شد. ولتا نام باتری خود را پیل ولتایی نامید. او لایه هایی از روی و مقوا را به صورت یک درمیان روی هم قرار داد و سپس آنها را در آب نمک و نقره فرو برد. اگر شما یک سیم را به بالا و پایین این پیل وصل کنید ، به دلیل عبور الکترونها، جریان برق تولید می شود. افزودن لایه های بیشتر در پیل باعث تولید مقدار برق بیشتری خواهد شد.

    باتری های مختلف دارای مواد و واکنش های شیمیایی متفاوتی هستند.

    بیشترین باتریهای مورد استفاده عبارتند از :

    - باتری قلیایی : مثل باتری Duracell و Energizer و سایر باتریهای قلیایی . الکترودهای این نوع باتری از جنس روی و اکسید منگنز می باشد. اما الکترولیت (تجزیه کننده) آن از جنس خمیر قلیایی است.

    - باتری سرب – اسید : این نوع باتری بیشتر در اتومبیل استفاده می شود. الکترودهای این نوع باتری از جنس سرب و اکسید سرب ، و الکترولیت آن از جنس یک نوع اسید قوی است.

    - باتری لیتیم : این باتری برای چراغ فلاش دوربین عکاسی استفاده می شود. مواد آن شامل لیتیم ، یدورلیتیم و یدور سرب است.

    - باتری یون لیتیم : این نوع باتریها بیشتر در کامپیوترهای دستی (Laptop) ، تلفنهای پیلی و سایر وسایل الکتریکی قابل حمل استفاده می شود.

    - باتری نیکل – کادمیم : جنس الکترودهای این نوع باتری هیدروکسید نیکل و کادمیم است. الکترولیت مورد استفاده در این نوع باتری نیز هیدروکسید پتاسیم می باشد.

    - باتری روی – کربن یا باتری کربن : روی و کربن در کلیه باتریهای خشک نوع C , A و D استفاده می شود.  در این نوع باتری، الکترودها از جنس روی و کربن بوده و الکترولیت آن خمیری از مواد اسیدی است.

ذخیره انرژی در باتریها توسط یک سری فرآیندهای شیمیایی صورت می گیرد ، اما راههای دیگری نیز برای ذخیره نمودن انرژی وجود دارد. بعنوان مثال «زنجیره غذایی» برروی سیارة خودمان را در نظر بگیرید. گیاهان (مانند علف در علفزار) انرژی خورشید را از طریق فتوسنتز به انرژی شیمیایی ذخیره شده ، تبدیل می کنند. این انرژی در سلولهای گیاه ذخیره شده و جهت رشد ، اصلاح و تکثیر آن استفاده می گردد. گاوها و سایر حیوانات، انرژی ذخیره شده در علف یا دانه را استفاده نموده و آن را به انرژی ذخیره شده ای در بدن خود تبدیل می کنند. زمانیکه ما گوشت و سایر محصولات حیوانی را می خوریم ، ما نیز آن انرژی را در بدن خود ذخیره می کنیم. ما از این انرژی ذخیره شده برای راه رفتن ، دویدن ، دوچرخه سواری و یا حتی خواندن یک مطلب برروی اینترنت استفاده می کنیم.