باتري ها : باتري ها مولد هايي هستند كه انرژي شيميايي را تبديل به انرژي الكتريكي ميكنند .
باتري ها معمولا از كنار هم قرار دادن حداقل دو صفحه فلزي ( يا آلياژيي) متفاوت در داخل يك محلول شيميايي بوجود ميايند. يكي از اين دو صفحه داراي خاصيت الكترون دهي بيشتر(مثبت يا آند) و ديگري داراي خاصيت الكترون گيري بيشتر(منفي يا كاتد ) ميباشد . محلول شيميايي كه باعث ايجاد ارتباط بين اين دو صفحه ميگردد ، الكتروليت ناميده ميشود.
دسته بندي باتري ها
باتريها را به روشهاي مختلف دسته بندي ميكنند در ادامه مهمترين روشهاي دسته بندي آمده است.
از نظر حالت الكتروليت :
باتري خشك(dry) الكتروليت اين نوع باتري ها جامد ميباشند مانند باتريهاي قلمي،
باتري تر(wet) داراي الكتروليت مايع ميباشند مثل باتريهاي مورد استفاده در خودرو ها
توجه : امروزه نوعي باتري ها به بازار ارائه شده كه الكتروليت آن نه كاملا جامد مانند باتري قلمي و نه مايع مانند باتريهاي متداول خودروها ، الكتروليت اين باتري ها مانند ژل ميباشند به اين باتري ها ، باتري هاي با مراقبت كم (free-maintenance) يا (low-maintenance) ناميده ميشوند . البته شايد بتوان آنها را در دسته باتري هاي خشك قرار داد
از نظر جنس الكتروليت و صفحات :
باتري سربي- اسيدي(lead acid (، باتري نيكل- كادميوم(Nickel-cadmium)، باتري هوا- روي(zinc-air) ، باتر آلكالاين (alkaline)....
معمولا باتريهاي خودرو ها از نوع باتري هاي سربي- اسيدي ميباشند و دلايلش اين است كه اولا هزينه ساخت آن كمتر از انواع ديگر است و ثانيا محدوده دمايي مناسب براي بهترين كارايي آن نسبت به ساير باتريها گسترده تر است ، امپر و ولتاژ ان نيز در ان محدوده دمايي مناسب ميباشد. از اين پس منظو ما از عبارت باتري همان باتري سربي اسيدي ميباشد
جدول زير ميزان توليد ولتاژ انواع باتري ها در هر خانه باتري را نشان ميدهد
|
نوع باتري |
سربي- اسيدي |
نيكل- كارميم |
نيكل- آهن |
سريم- گوگرد |
|
ولتاژ هر خانه باتري |
2v |
1.2v |
1.2v |
2v |
همانطور كه ملاحظه ميگردد باتريهاي سربي اسيدي و باتريهاي سديم گوگرد بيشترين ميزان توليد ولتاژ را در هرخانه باتري را دارا ميباشند اما توليد باتريهاي سربي اسيدي ارزان تر از باتري هاي سديم گوگرد ميباشند (سرب نسبت به ساير فلزات ارزان تر است )بنابرين اين نوع باتري در خودرو ها متداول ميباشد
چرا خودرو ها به باتري نيازمندند؟
تامين برق مورد نياز در زماني كه موتور خاموش است – تامين برق لازم جهت استارتر – كمك به سيستم شارژ در زماني كه تعداد مصرف كننده ها بالا ميرود ( و آمپر مصرفي زياد ميشود)
باتري هاي سربي اسيدي
همانطور كه گفته شد متداول ترين نوع باتري براي خودروها ، باتري سربي اسيدي ميباشد. صفحه مثبت از جنس دي اكسيد سرب ( به آن پر اكسيد سرب نيز ميگويند) (PbO2) و صفحه منفي از جنس سرب (Pb) ميباشد . الكتروليت آن اسيد سولفوريك رقيق شده با آب (H2SO4+H2O) ميباشد.
عملكرد باتريهاي سربي اسيدي
تصاوير زير بطور خلاصه عملكرد باتري را در زمانهاي مختلف نشان ميدهد
تجزيه :
O2 از PbO2 جدا ميشود
H2 از H2SO4 جدا ميگردد
تركيب :
O2 با 2H2 تركيب ميشود و در نهايت 2H2O ميدهد .
Pb صفحه مثبت با SO4 تركيب شده و PbSO4 ميدهد.
Pb صفحه منفي با SO4 تركيب شده و PbSO4 ميدهد
صفحه مثبت و منفي هر دو تبديل به PbSO4 ميشود.
الكتروليت تبديل به H2O (آب) ميشود.
تجزيه :
PbSO4 صفحه مثبت و منفي به Pb با دو بار مثبت و SO4 با دو بار منفي تجزيه ميشود .
H2O به 2H با بار مثبت و O با دو بار منفي .
تركيب :
Pb صفحه مثبت با دو تا O تركيب شده و PbO2 ميدهد.
SO4 صفحات مثبت و منفي با 2H تركيب شده و H2SO4 ميدهد
و در نهايت دوباره همان حالت اوليه پس از شارژ شده باتري بوجود ميايد
اجزاي يك باطري
اين اجزا عبارتند از :
پوسته............................... Battery case
درپوش باتري....................Battery cover...
در خانه باتري..............................Vent cap
قطب هاي باتري.................. Terminal post
خانه باتري...............................Battery cell
صفحه هاي مثبت.................. Positive plate
صفحه هاي منفي ............... Negative plate
صفحه هاي عايق ....................... Separator
الكتروليت................................. Electrolyte
شانه نگهدارنده صفحات.................. Plate connector
پلاك باتري........................ Battery information label
نشاندهنده شارژ باتري.....................Gravity indicator
نشاندهنده سطح الكتروليت................charging leveler
بعضي از اين اجزا در تمامي باتربها استفاده نميشوند . مثلا نشاندهنده شارژ بودن باتري و نشاندهنده سطح الكتروليت
اجزا دو نوع باتري
جعبه اي كه تمام اجزاء يك باتري را در خود جاي ميدهد پوسته باتري ناميده ميشود. پوسته يا بدنه باتري ها بايد در مقابل اثرات اسيد مقاوم باشند علاوه بر ان در بايد بتواند تغييرات دما ( 50- تا 150 درجه سانتيگراد) و ضربه نيزتحمل نمايد. در گذشته پوسته باتري را از نوعي لاستيك تهيه ميكردند اما امروزه معمولا از پلاستيكها مخصوص براي اينكار استفاده ميگردد.
بدنه باتريها توسط جداره هاي عمودي معمولا به 6 قسمت تقسيم ميشود اين قسمت ها محل قرار گرفتن صفحات مثبت، منفي ، عايق، شانه باتري و الكتروليت ميباشد . به هريك از اين قسمت ها يك خانه باتري گفته ميشود.
همانطور كه ملاحظه ميگردد علاوه بر اين جدارها تعدادي شيار نيز در كف پوسته باتري وجود دارد كه دو وظيفه بر عهده دارند يكي اينكه تكيه گاهي براي صفحات باتري هستند و ديگري اينكه چون پس از مدتي صفحات باتري دراثر فعل و انفعالات شيميايي ريزش ميكنند فاصله بين اين شيارها فضاي مناسب جهت ته نشين شدن اين رسوبات را فراهم ميكند.
جنس درپوش باتري نيز مانند بدنه باتري ار نوعي پلاستيك تهيه ميشود . بر روي در پوش محلي براي خروج قطبين باتري و همچنين نصب در خانه هاي باتري تعبيه ميگردد. البته لازم به ذكر است كه گاهي در خانه هاي باتري از روي درپوش حذف ميشود .
معمولا باتريهاي از نوع ژلي (Gell – cell) كه الكتروليت انها مايع نيست ، احتياجي به در خانه باتري ندارند.
توجه : امروزه در بازار ايران نوعي باتري به نام اتميك 2000 وجود دارد كه در نظر اول ممكن است تصور شود اين باتريها داراي در خانه باتري نيستند . اما در حقيقت اين باتريهاي بجاي داشتن 6 درپوش مجزا درپوشي يك پارچه دارند. (در مورد اين باتري تصويري نتوانستم پيدا كنم – بس كه كارخانه هاي توليد كننده اطلاعات ميدهند !!! ) اما يه چيزيه شبيه به اين
درب خانه باتري Vent Cap
همانطور كه قبلا ذكر شد معمولا براي هر خانه باتري يك سوراخ در نظر ميگيرند كه از طريق آن مقدار الكتروليت داخل هر خانه كنترل شود . هر يك از اين سوراخ ها توسط يك درپوش بسته ميشوند ، كه به آن درب خانه باتري ميگويند .هر در خانه باتري بايد داراي دو مشخصه مهم باشد كه عبارتند از :
1-اجازه خروج گازهاي توليدي در هر خانه
هنگامي كه باتري در حال شارژ شدن توسط دينام يا الترناتور است ، بين صفحات مثبت و منفي و الكتروليت ، فعل و انفعالات شيميايي رخ ميدهد كه اين فعل و انفعالات باعث بالا رفتن دما در الكتروليت ميگردد (گرما زا است ) . اين افزايش دما باعث افزايش سرعت تبخير آب موجود در الكتروليت ميردد .براي خروج بخارات آب توليد شده در هر خانه باتري لازم است كه در خانه باتري داراي حداقل يك سوراخ يا مجراي خروجي به هواي آزاد راه داشته باشدكه بخار آب توليد شده بتواند از خانه باتري خارج شود. اگر اين بخار از خانه خارج نشود فشار در خانه باتري بالا ميرود و باعث ايجاد سوراخهاي ريز نهايتا از ضعيفترين قسمت خانه ميگردد كه معمولا الكتروليت از انجا خارج ميگردد ( وجود سفيدكهاي كوچك در اطراف پوسته باتري)
2-جلوگيري از خروج الكتروليت مايع از درب
اگر سوراخ روي در يك سوراخ ساده باشد ممكن است در اثر شتابهاي ناگهاني يا ترمزهاي شديد مايع الكتروليت از طريق اين سوراخ ها خارج شده و ميزان سطح الكتروليت در باتري ها پايين بيايد. بنابراين در خانه را طوري طراحي ميكنند كه علاوه اينكه قابليت خروج بخار هاي تو راداشته باشد از خارج شدن الكتروليت مايع جلوگيري كند .دو نوع از طرح هاي بكار رفته براي در خانه باتري در شكلهاي زير آمده است.
همانطور كه ملاحظه ميگردد مجرايي مارپيچ براي سوراخ در خانه در نظر گرفته شده است كه باتوجه به قابليت بخار ميتواند از اين مجرا عبور كرده و از آن خارج شود اما مايع الكتروليت پس از برخورد با قسمت بالايي ماپيچ به سمت پايين برميگردد. البته برخي باتري هاي موجود در ايران فقط با قرار دادن يك مانع ساده زير سوراخ در خانه باتري اين كار را انجام ميدهند كه مسلما كارايي آن به اندازه طرحهايي كه در شكل ملاحظه ميگردد نميباشد
قطب باتري Terminal post of battery
هر باتري داراي دو قطب اصلي ميباشد ( توجه: هر خانه باتري خود داراي 2 قطب ميباشد اما در باتري هاي غير قابل تعمير اين قطب ها زير درپوش بالايي باتري قرار گرفته و ديده نميشوند يعني يك باتري 12 ولتي داراي 12 قطب ميباشد – 6 قطب مثبت و 6 قطب منفي كه دوتاي آنها قطبهاي اصلي و سايرين در زير درپوش ميباشند . در مورد نحوه اتصال خانه هاي باتري در آينده صحبت خواهد شد . از اين به بعد منظور از قطب همان قطبهاي اصلي باتري خواهد بود) . قطب هاي باتري محل خروج جريان برق از باتري در زمان مصرف شدن و محل ورود جريان برق به باتري در زمان شارژ شدن باتري ها ميباشند . باتوجه به جهت جريان برق يك قطب را قطب مثبت و ديگري را قطب منفي مينامند.
نحوه قرار گرفتن قطبهاي باتري روي پوسته متفاوت است شكل زير چند روش متداول را نشان ميدهد
كه شامل :
مدل SAE ، ترمينال جانبي ، ترمينال L شكل ، ترمينال مهره اي ، و ترمينال تركيبي ميباشد
سيستم قطب بندي به روش SAE متداول تر از ساير روش ها ميباشد
شناسايي قطبهاي مثبت ومنفي
با توجه به اينكه در هنگام نصب باتري روي اتومبيل قطب منفي به بدنه و قطب مثبت به كابل استارت ( اتومات استارت) متصل ميگردد تشخيص قطبين از يكديگر حايز اهميت ميباشد.
قطب مثبت با علامت -------< + ، P ، POS
رنگ -------< قرمز
ضخامت -------< بيشتر از منفي مشخص ميگردد
و قطب منفي با علايم -------< - ، N ، NEG
رنگ -------< مشكي يا آبي
ضخامت -------< كمتر از مثبت مشخص ميگردد
در صورتي كه هيچ يك از علايم ذكر شده وجود نداشتند (پاك شده بودند يا قابل تشخيص نبودند) ميتوان با يك آزمايش ساده قطب ها را از يكديگر تشخيص داد .
يك سر سيمي را به يكي از دو قطب متصل كنيد و سر ديگر آن را داخل الكتروليت يكي ار خانه ها ي باتري قار دهيد . ملاحظه خواهيد كرد كه اطراف سيم حباب هايي بوجود ميايد . اين آزمايش را با قطب ديگر نيز انجام دهيد هر كدام ار قطب ها كه حباب بيشتري در اطراف سيم داخل الكتروليت توليد كرد آن قطب ، قطب منفي ميباشد. ( تذكر: ان آزمايش فقط جهت موارد ضروري ميباشد .تعمير خودرو تكرار باعث خراب شدن باتري ميگردد.) . توجه هيچگاه دوسيم از قطبين را همزمان وارد يك خانه باتري نكنيد چون ممكن است در اثر اتصال بين دو سيم در خانه بانري آب باتري به صورت شما بپاشد.
الكتروليت باتريBattery Electrolyte
الكتروليت باتري سربي اسيدي محلول رقيق شده اسيد سولفوريك ميباشد. لازم است مقدار آب و اسيد سولفوريك به دقت و نسبت معين با يكديگر مخلوط شود . اين نسبت معين در به صورت .......
|
|
آب |
اسيد سولفوريك |
|
پيمانه اي |
8 |
3 |
|
در صد حجمي |
73% |
|