بطاريات الرصاص الحمضية

يعتبر هذا النوع من إحدى أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن والمستخدم في الوقت الحاضر، وتعد من أقدم أنواع البطاريات، لديه قدرة عالية على توفير الطاقة الكهربائية، تصنع بطاريات الرصاص بأحجام، وأشكال مختلفة، وبتكلفة منخفضة، وتتوفر البعض منها بتيارات عالية جداً.

تركيب بطاريات الرصاص الحمضية

يحتوي البطارية من الداخل على خلايا حمضية، وكل خلية لها جهد اسمي وتقدر بــ 2v، ويتم زيادة قيمة جهد الخرج بتوصيل الخلايا من الداخل على التوالي.

مكونات بطاريات الرصاص الحمضية

يتكون بطارية الرصاص الحمضية من قطبين وهما:

1. أحدهما يتكون من أكسيد الرصاص وهو القطب الموجب.
2. أما الأخر يتكون من الرصاص وهو القطب السالب.

نظرية عمل بطارية حمض الرصاص

يتكون إلكتروليت من حمض الكبريتيك المخفف (عادة37 في المئة H2SO4). في أثناء عملية التفريغ، يتحول كلا القطبين الكهربائيين إلى كبريتات رصاص (PbSO4) ويتحول الإلكتروليت إلى ماء، ولهذا فإن بطاريات حمض الرصاص يمكن أن تتجمد.

 وفي أثناء عميلة الشحن، يتحول كبريتات الرصاص على القطبين الكهربائيين مرة أخرى إلى أكسيد الرصاص ((PbO2) عند القطب الموجب) وعجينة رصاص ((Pb) عند القطب السالب)، وتعاد أيونات إلكبريتات مرة أخرى إلى محلول الإلكتروليت لتكوين حمض الكبريتيك نتيجة للتفاعل الكيمائي التالي:

PbO2 + Pb + 2H2 SO4 = 2Pb SO4 + 2H2O

شحن بطارية حمض الرصاص

يمكن إعادة شحن البطارية مرة أخرى، وذلك عند فقد بطارية الرصاص الحمضي فعاليتها لتوليد الكهرباء. عند عملية الشحن سوف يدفع شاحن البطارية الإلكترونات باتجاه مضاد، وتؤدي هذه التفاعلات العكسية التي تم شحنها إلى إعادة المواد لأصلها الطبيعي، كما تؤدي لزيادة كمية حمض الكبريتيك في الإلكتروليت إلى المستوى الضروري، وبالتالي يمكن للبطارية توليد الكهرباء مرة ثاني وذلك بعد إعادة شحنها مرة أخرى فهي قابلة لإعادة الشحن.

استخدامات بطارية حمض الرصاص

تستخدم في تشغيل بادئ الاشتعال في سيارات الاحتراق الداخلي، ووحدات التغذية الغير متقطعة…… إلخ.

مزايا وسلبيات بطاريات الرصاص الحمضية

المزايا

• إمكانية سحب تيار عالية لفترة قصيرة.
• رخص ثمنها.
• أقل تكبرتاً.
• درجة حرارة الشحن يمكنها تجاوز 30 درجة مئوية.

السلبيات:

• زمن الشحن أبطئ.
• التكبرت قد يحدث بدون حدوث شحن متساوي.
• يحتاج إلى تزويدها بالماء بشكل ثابت.
• يحتوي على مواد سامة.
• غير مناسبة للشحن عند ارتفاع حرارة الغرفة.

التفريغ الزائد والذاتي لبطاريات الرصاص الحمضي

التفريغ الزائد:

يجب تجنب ذلك في بطاريات حمض الرصاص. فكلما كبر “عمق التفريغ” (Depth of Discharge(DOD)) كلما قصر العمر الزمني للبطارية وهذا يعود إلى التركيز المنخفض لحمص الكبريتيك مع زيادة عمق التفريغ.

للتقليل من هذه المشاكل، يتم السماح للبطارية بالتفريغ حتى عمق تفريغ 50% من قدرة البطارية.

عند تكرار عملية تفريغها بشكل كامل، ثم شحنها شحن جزئي تقلل من عمرها الافتراضي، وبالتالي يجب دائماً تجنب التفريع العميق في البطاريات، والتأكد من أن جهد الشحن ضمن النطاق المحدد لجهد البطارية.

التفريغ الذاتي:

وهو تفاعل أكسيد الرصاص مع حمض الكبريتيك حتى في حالة عدم سحب التيار من البطارية فهو ليس خاملاً بالنسبة لحمض الكبريتيك. إلا أن الجهد الذي يمارسه الهيدروجين في المحلول الحامضي يعمل على تخفيض سرعة هذا التفاعل الغير مرغوب فيها نظراً لأنه يعمل على التفريغ البطئ للبطارية رغم عدم استعمالها.

الشروط الواجب توافرها في البطارية

• يسهل إعادة شحنها.
• أن تتفاعل الأكسدة والاختزال بسرعة مناسبة.
• أن يكون لها جهد تفريغ ثابت بقدر كافي ولمدة طويلة.
• أن توضع في مكان جيدة التهوية وبعيد عن درجة الحرارة العالية ودرجة التجمد.

أضرار بطاريات الرصاص الحمضية

تحتوي بطاريات الرصاص الحمضية على حامض الكبريتيك وكميات كبيرة من الرصاص، وتعتبر الحامض مادة آكله قوية وأيضاً حاملة جيدة للرصاص وجزيئات الرصاص القبالة للذوبان. أما بخصوص الرصاص فهو معدن شديد السمية. ينتج عنه مجموعة من الأضرار الصحية الضارة للأطفال.

كيفية العناية ببطاريات الرصاص الحمضية

يجب دائماً اخذ الحذر الشديد عند التعامل مع بطاريات سائل الإلكتروليت، وبالتالي عليك الالتزام بقواعد السلامة ولبس ملابس الوقاية أثناء الصيانة.

المصادروالمراجع

• شركات منتجة للبطاريات