אנו מסבירים מהי סוללה ואיך המכשיר הזה עובד. כמו כן, סוגי המצברים הקיימים ומהי מצבר.
מהי סוללה?
סוללה חשמלית, הנקראת גם סוללה חשמלית או מצבר, היא מכשיר המורכב מתאי אלקטרוכימיים המסוגלים להמיר את אנרגיה כימית בפנים פנימה כוח חשמלי. לפיכך, סוללות מייצרות זרם ישר ובדרך זו משמשות להנעת מעגלים חשמליים שונים, בהתאם לגודלם ולהספקם.
סוללות שולבו במלואן בחיי היומיום שלנו מאז המצאתם במאה ה-19 והמסחור ההמוני שלהן במאה ה-20. פיתוח הסוללות הולך יד ביד עם הקידמה הטכנולוגית של האלקטרוניקה. שלטים, שעונים, מחשבים מכל הסוגים, טלפונים סלולריים וקבוצה ענקית של גאדג'טים עכשוויים משתמשים בסוללות כמקור חשמל, ולכן הם מיוצרים בכוחות שונים.
לסוללות קיבולת טעינה שנקבעת על פי אופי הרכבן ואשר נמדדת באמפר-שעה (Ah), מה שאומר שהסוללה יכולה לספק זרם אמפר אחד על פני שעה רציפה של זמן. ככל שכושר הטעינה שלו גבוה יותר, כך הוא יכול לאחסן יותר זרם בפנים.
לבסוף, מחזור החיים הקצר של רוב הסוללות המסחריות הפך אותן למזהם רב עוצמה של מים י קרקעות, בהתחשב בכך שברגע שמחזור החיים שלהם הושלם לא ניתן להטעין אותם או לעשות בהם שימוש חוזר, והם נזרקים. לאחר החלודה של הכיסוי המתכתי שלהם, הסוללות מתרוקנות ל- סביבה התוכן הכימי שלו ולשנות את הרכבו ו pH.
איך עובדת סוללה?
העיקרון הבסיסי של סוללה מורכב מתגובות חמצון-צמצום (חיזור) של מסוימות חומרים כימיים, שאחד מהם מפסיד אלקטרונים (מתחמצן) בעוד שהשני צובר אלקטרונים (מפחית), ביכולתו לחזור לתצורתו הראשונית בהינתן התנאים הדרושים: יישום של חַשְׁמַל (טעינה) או סגירת המעגל (פריקה).
סוללות מכילות תאים כימיים בעלי קוטב חיובי (אנודה) וקוטב שלילי (קתודה), וכן אלקטרוליטים המאפשרים זרימה חשמלית החוצה. תאים אלו ממירים אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית, בתהליך הפיך או בלתי הפיך, בהתאם לסוג הסוללה, אשר לאחר השלמתה ממצה את יכולת הקבלה שלה. אֵנֶרְגִיָה. בכך מבחינים בין שני סוגי תאים:
- יְסוֹדִי. אלה שברגע שהתרחשה התגובה, אינם יכולים לחזור למצבם המקורי, ובכך מדלדלים את יכולת האחסון שלהם זרם חשמלי. הם נקראים גם סוללות לא נטענות.
- בתי ספר תיכוניים. אלה שיכולים לקבל יישום של אנרגיה חשמלית כדי לשחזר את ההרכב הכימי המקורי שלהם, וניתן להשתמש בהם מספר רב של פעמים לפני שהם מותשים לחלוטין. הם נקראים גם סוללות נטענות.
סוגי סוללות
ישנם סוגים רבים של סוללות, בהתאם לאלמנטים המשמשים בייצור שלהם, כגון:
- סוללות אלקליין. בדרך כלל חד פעמי. הם משתמשים באשלגן הידרוקסיד (KOH) בתור אלקטרוליט. ה תגובה כימית המייצר אנרגיה מתרחש בין אבץ (Zn, אנודה) לבין דו תחמוצת המנגן (MnO2, קתודה). הן סוללות יציבות במיוחד, אך קצרות מועד.
- סוללות חומצת עופרת. נפוץ בכלי רכב ואופנועים. הם סוללות נטענות שכאשר טעונות יש להן שתי אלקטרודות עוֹפֶרֶת: קתודה עופרת דו-חמצנית (PbO2) ואנודת עופרת ספוגית (Pb). האלקטרוליט המשמש הוא חומצה גופרתית (H2SO4) בתמיסה מימית. מצד שני, כאשר הסוללה מתרוקנת, העופרת היא בצורת עופרת (II) סולפט (PbSO4) המונחת על עופרת מתכתית (Pb). לאחר מכן, במהלך הטעינה הראשונית, PbSO4 מופחת ל-Pb על לוחות שליליים, ו-PbO2 נוצר על אלה חיוביים. בתהליך זה, עופרת מתחמצנת ומופחתת בו זמנית. מצד שני, במהלך הפריקה, PbO2 מופחת ל-PbSO4 ו-Pb מתחמצן כדי לייצר גם PbSO4. ניתן לחזור על שני תהליכים אלו באופן מחזורי עד שגבישי PbSO4 הופכים גדולים מכדי לאבד תגובתיות כימית. זה המקרה שבו נאמר בלשון הרע שהסוללה עברה סוללה וצריך להחליף אותה בחדשה.
- סוללות ניקל. עלות נמוכה מאוד אבל ביצועים נוראיים, הם מהראשונים שיוצרו בהיסטוריה. בתורם, הם הולידו סוללות חדשות כגון:
- ניקל-ברזל (Ni-Fe). הם היו מורכבים מצינורות דקים שנלפו על ידי יריעות פלדה מצופה ניקל. על הלוחות החיוביים היה ניקל (III) הידרוקסיד (Ni (OH) 3) ועל הלוחות השליליים ברזל (Fe). האלקטרוליט המשמש הוא אשלגן הידרוקסיד (KOH). למרות שאורך החיים שלהם היה ארוך מאוד, הם הופסקו בגלל הביצועים הנמוכים שלהם ועלותם הגבוהה.
- ניקל-קדמיום (Ni-Cd). הם מורכבים מאנודת קדמיום (Cd) וקתודה ניקל (III) הידרוקסיד (Ni (OH) 3), ואשלגן הידרוקסיד (KOH) כאלקטרוליט. מצברים אלו נטענים בצורה מושלמת, אך בעלי צפיפות אנרגיה נמוכה (בקושי 50Wh / kg). בנוסף, משתמשים בהם פחות ופחות בשל אפקט הזיכרון הגבוה שלהם (הפחתת קיבולת הסוללות כאשר אנו מבצעים טעינות לא שלמות) ובגלל שקדמיום מזהם מאוד.
- ניקל הידריד (Ni-MH). הם משתמשים בניקל אוקסיהידרוקסיד (NiOOH) עבור האנודה וא סַגסוֹגֶת מתכת הידריד כקתודה. יש להם קיבולת עומס גבוהה יותר ופחות אפקט זיכרון בהשוואה לסוללות Ni-Cd, והם גם לא משפיעים על סביבה מכיוון שאין להם Cd (מאוד מזהם ומסוכן). הם היו החלוצים בשימוש לכלי רכב חשמליים, מכיוון שהם נטענים בצורה מושלמת.
- סוללות ליתיום-יון (Li-ION). הם משתמשים במלח ליתיום בתור אלקטרוליט. הן הסוללות הנפוצות ביותר ב- מכשירי חשמל גודל קטן, כגון טלפונים סלולריים והתקנים ניידים אחרים. הם בולטים בצפיפות האנרגיה העצומה שלהם, בנוסף לעובדה שהם קלים מאוד, בעלי גודל קטן וביצועים טובים, אך יש להם חיים מקסימליים של שלוש שנים. יתרון נוסף שיש להם הוא אפקט הזיכרון הנמוך שלהם. בנוסף, כשהם מתחממים יתר על המידה הם עלולים להתפוצץ, מאחר והאלמנטים שלהם דליקים, ולכן עלות הייצור שלהם גבוהה בשל העובדה שיש לשלב אלמנטים בטיחותיים.
- סוללות ליתיום פולימר (LiPo). הם וריאציה של הסוללות הרגילות של לִיתִיוּם, בעלי צפיפות אנרגיה טובה יותר וקצב פריקה טוב יותר, אך יש להם את החיסרון שהם בלתי שמישים אם הם מאבדים את המטען שלהם מתחת ל-30%, ולכן חיוני לא לתת להם לפרוק לחלוטין. הם גם עלולים להתחמם יתר על המידה ולהתפוצץ, לכן חשוב מאוד לעולם לא לחכות יותר מדי זמן כדי להסתכל על הסוללה, או לשמור אותה תמיד במקום בטוח הרחק מחומרים דליקים.
סוללה וסוללה
במדינות רבות דוברות ספרדית רק המונחסוֹלְלָה.
התנאים סוֹלְלָה י סוֹלְלָה בהקשר זה הם שם נרדף, ומגיעים מהימים הראשונים של המניפולציה האנושית בחשמל. המצברים הראשונים היו מורכבים מקבוצות של תאים או דיסקים מתכתיים כדי להגדיל את הזרם שסופק בתחילה, וניתן היה לארגן זאת בשתי דרכים: אחד מעל השני, ויוצרים סוֹלְלָה, או אחד ליד השני, בצורה של סוֹלְלָה.
עם זאת יש להבהיר שבמדינות רבות דוברות ספרדית רק המונח סוֹלְלָה, וזה עדיף מַצבֵּר עבור מכשירי חשמל אחרים, כגון קבלים וכו'.