برېښنایي بټرۍ

برېښنایي بټرۍ د برېښنایي انرژي یوه سرچینه ده، چې د یوه یا زیات الکتروکېمیاوي شیلونو (حجرې) له بهرنیو تړښتونو څخه، د برېښنایي وسیلو د انرژي تامینولو په موخه جوړه شوې ده.

کله چې بټرۍ برېښنا تولیدوي، مثبت قطب یې کتود او منفي قطب یې انود دی. منفي قطب د هغو الکترونونو زېرمه ده چې د یوه بهرني برېښنایي مدار له‌لارې مثبت قطب ته بهېږي. کله چې یوه بټرۍ یوه خارجي برېښنایي بار سره وصل کېږي، یو رېدوکس ریکشن لوړې انرژي لرونکي ریکتانتونه ټیټې انرژي لرونکو ته بدلوي او د ازادې انرژي توپیر بهرني مدار ته د برېښنایي انرژي په بڼه لېږدول کېږي. له تاریخي پلوه د «بټرۍ– battery» ګړنه هغې وسیله ښیي چې له څوګونو شیلونو (حجرو) څخه جوړ شوي وي؛ سره له‌دې، د کارونې په پراخېدو سره، هغه وسیلې چې له یوه شیل څخه جوړې شوې وي، د بټریو په کتار کې راځي.

تاریخ

اختراع

د بغداد بټرۍ (شاوخوا ۱۵۰م‌ز تر ۶۵۰ز) داسې یوې وسیلې په توګه کارول کېدله چې برېښنایي بهیر یې ساتلای شو، خو دغه موضوع قطعي نه‌ده.

د «بټرۍ–battery» ګړنه لومړی ځل د بنجامین فرانکلین له‌خوا په ۱۷۴۹ز کال کې هغه مهال وکارول شوه چې، د لیدن ښیښه‌یي لوښو تړل شویو خازنونو د یوې ټولګې په کارولو سره یې د برېښنا په هکله ازمایښتونه ترسره کول. فرانکلین یوشمېر ښیښه‌یي لوښي په داسې یوې وسیلې کې سره وتړل چې هغه ورته «بټرۍ» ویل او د وسلو د یوځای کارکړنې نظامي ګړنې څخه یې کار واخېست. د ساتونکو معلقو ظرفونو د شمېر په ضربولو سره یو خورا غښتلی چارج زېرمه کېدلای شي او د چارج په ازادېدلو سره به لا زیاته انرژي شتون ولري.

ایټالیایي فزیک‌پوه «الساندرو ولټا» په ۱۸۰۰ز کال کې د «ولټایي پیل» په نامه لومړنۍ الکتروکېمیاوي بټرۍ جوړه او معرفي کړه. دغه بټرۍ د مسي او جستي صفحو یوه ټولګه وه، چې نوموړې صفحې په مالګوبو کې د خیشت شویو کاغذي ډېسکونو په واسطه جلا کېدلې او د پام‌وړ مودې لپاره یې یو ثابت بهیر تولیدولای شو. ولټا پر دې پوه نه‌ؤ چې ولټېج د کېمیاوي ریکشنونو له‌امله رامنځ‌ته شوی دی. هغه ګومان کاوه چې شیلونه د انرژي نه‌ختمېدونکې سرچینه ده او په الکترود کې د رژېدنې اړوند اغېزې کوچنۍ ستونزه ده، په‌داسې حال کې چې مایکل فارادي په ۱۸۳۴ز کال کې وښودله چې په بټریو د دغې رژېدنې مخنیوی شونی نه‌دی.

که څه هم پخوانۍ بټرۍ د ازمایښتي موخو لپاره ډېر ارزښت درلود، خو په عمل کې د هغو ولټېج په نوسان کې ؤ او د یوې پایښت لرونکې دورې لپاره یې لوی بهیر رامنځ‌ته کولای نه‌شو. «د دانیل شیل»، چې په ۱۸۳۶ز کال کې د بریتانوي کېمیاپوه «جان فرېدریک دانیل» له‌خوا جوړ شو، د برېښنا لومړنۍ عملي سرچینه وه؛ دغه شیل صنعتي معیار وګرځېده او د برېښنایي تلګراف شبکو لپاره د انرژي سرچینې په توګه، په پراخ ډول وکارول شو. دغه شیل، د مس سلفېټ محلول په واسطه له ډک شوي مسي لوښي څخه جوړ شوی دی او په هغه کې له سلفریک اسید ډک بې‌ځلانده استر لرونکی خاورین لوښي او د جست یو الکترود ډوب دی.

دغه نمجنو شیلونو کې اوبلن الکترولیتونه کارول شوي دي، چې د ناسمې کارونې په صورت کې څڅېږي او تویېږي. ډېریو د ترکیبونو د ساتلو په موخه ښیښه‌یي لوښي کارول، چې ماتېدونکي او خورا خطرناک وو. نمجن شیلونه د دغو ځانګړنو له‌امله، په لېږدېدونکو وسایلو کې نامناسب وو. د نولسمې پېړۍ په وروستیو کې، د وچ شیل لرونکو بټریو په اختراع سره، لېږدېدونکو برېښنایي وسایلو عملي بڼه ونیوه. په دغو بټریو کې د اوبلن الکترولیت په ځای له یو ډول ټینګو سرېښ لرونکو موادو څخه کار واخېستل شو.

له تاریخي پلوه، د خلا ټیوبونو په بټرۍ د «A» بټرۍ لپاره نمجن شیل (ترڅو د مزي لپاره انرژي تامین کړي) او د «B» بټرۍ لپاره وچ شیل کارول کېده (ترڅو د صفحې ولتېج تامین کړي).

راتلونکی

د ۲۰۱۰ او ۲۰۱۸ز کلونو په ترڅ کې، د بټرۍ کلنۍ تقاضا کچه 30 سلنه لوړه شوه او په ۲۰۱۸ز کال کې، په ټولیز ډول، 180Gwh ساعت ته ورسېده. په محافظه‌کاره توګه، تمه کېږي چې د ودې کچه شاوخوا 25 سلنه وساتل شي او په ۲۰۳۰ز کال کې د تقاضا کچه 2600Gwh ته ورسېږي. سربېره پر دې، تمه کېږي چې د لګښت په راټیټېدلو سره به د تقاضا کچه تر 3562Gwh پورې لوړه شي.

کېمیاوي حالت او اصلونه

بټرۍ، کېمیاوي انرژي په مستقیمه توګه برېښنایي انرژي ته اړوي. په ډېریو حالاتو کې، ازاده شوې برېښنایي انرژي د هغو فلزاتو، اکسیدونو یا مالیکولونو د پيوستون توپیر یا د اړیکې انرژي ښیي، چې د الکتروکېمیاوي ریکشنونو تر لاندې واقع شوي دي. د بېلګې په توګه: انرژي په Zn یا Li کې د ساتلو وړ ده، چې د لوړې انرژي لرونکي فلزات دي ځکه چې، د انتقالي فلزاتو پر خلاف، د d الکترون د اړیکې په واسطه نه تثبیت کېږي. بټرۍ داسې ډیزاین شوې ده چې انرژیکي مطلوب رېدوکس ریکشن یوازې د یوه سرکټ بهرنۍ برخې له‌لارې د الکترون د حرکت پر مهال رامنځ‌ته کېږي.

بټرۍ له یوشمېر ولټایي شیلونو څخه جوړه شوې ده. هر شیل دوه نیمه شیلونه لري، چې د فلزي کتیون لرونکي یوه هادي الکترولیت په واسطه په پرله‌پسې توګه تړل شوي دي. یو نیمه شیل الکترولیت او منفي الکترود لري او دا هغه الکترود دی چې انیونونه (منفي چارج شوي آیونونه) وربهېږي؛ بل نیمه شیل کې الکترولیت او مثبت الکترود شتون لري او دا هغه الکترود دی چې کتیونونه (مثبت چارج شوي آیونونه) وربهېږي. کتیون په کتود کې ریدکشن کېږي (الکترونونه اضافه کېږي، په داسې حال کې چې فلزي اټومونه په انود کې اکسدېشن کېږي (الکترونونه لېرې کېږي). ځینو شیلونو کې د هر نیمه شیل لپاره جلا الکترولیتونه کارول کېږي؛ وروسته له‌هغې، د برېښنایي دورې د بشپړولو لپاره د نیمه شیلونو ترمنځ د آیونونو د بهېدلو پر مهال، د الکترولیتونو له ګډېدلو څخه د مخنیوي په موخه له یوې جلا کوونکې صفحې څخه کار اخېستل کېږي.

کارکړنه، ظرفیت او بې‌چارجه کېدل

د دنني کېمیاوي حالت، د بهیر تخلیه کېدو او تودوخې په‌څېر د زیات‌شمېر لاملونو له‌امله د بار دورې، د چارج دورې او د عُمر اوږدوالي په تړاو د بټرۍ ځانګړنې سره توپیر ولري. د تودوخې په ټیټه درجه کې، یوه بټرۍ زیاته انرژي لېږدولای نه‌شي. په همدې توګه، په سړو اقلیمونو کې، ځیني خلک په خپلو موټرو لپاره د بټرۍ تودوونکې وسیله کاروي او هغه داسې کوچنۍ تودوونکې حرارتي تختې دي چې د موټر بټرۍ توده ساتي.

د یوې بټرۍ ظرفیت د برېښنایي چارج هغه مقدار دی چې په یوه معلوم ولټېج کې یې ورکولای شي. په هره کچه چې د شیل دننه د الکترود زیات مواد شتون ولري، د بټرۍ ظرفیت لوړېږي. د یوه کوچني شیل ظرفیت د هغه لوی شیل په پرتله، چې ورته کېمیاوي حالت لري، ټیټ دی، که څه هم دواړه د خلاص سرکټ یوشان ولټېج تولیدوي. د بټرۍ ظرفیت د اندازه کولو واحد امپیر ساعت (A.h) دی. د یوې بټرۍ معلوم ولټېج، په ټولیز ډول، په 68°F (20°C) کې د شلو ساعتونو لپاره د یوې نوې بټرۍ د تولید شوي بهیر او د نوموړې بټرۍ د تولید شوي بهیر د ضرب حاصل دی، په داسې حال کې چې په هر شیل کې د یوه قطب له مشخص ولټېج څخه لوړ پاتې کېږي. د بېلګې په توګه: د کور دننه تودوخه کې، د 100A.h ظرفیت لرونکې بټرۍ د 20 ساعتونو دورې په لړ کې 5A لېږدولای شي. د بټرۍ په واسطه د لېږدېدونکي زېرمه شوي چارج نسبت بېلابېلو لاملونو پورې تړاو لري؛ لکه: د بټرۍ کېمیاوي حالت، د چارج د لېږدولو چټکتیا (بهیر)، د قطب اړین ولټېج، د زېرمه کولو دوره، د چاپېریال تودوخه او داسې نور.