لقد كانت بطاريات السيارات تزود المركبات الحديثة بالطاقة لمدة 150 عامًا، حيث اخترع الفيزيائي الفرنسي غاستون بلانتي البطارية الرصاصية الحمضية في عام 1859. سيكون من غير العادل إذا ناقشنا كفاءة السيارات وتجاهلنا البطاريات. تُستخدم هذه البطاريات لتزويد راديو السيارة، والمحركات البادئة، وكل شيء بينهما بالطاقة.
بدون هذه البطاريات، ستكون سيارتك قطعة معدنية غير قابلة للحركة. فهل تعرف كيف تعمل بطارية السيارة؟ ما الذي يجعلها تعمل بكفاءة أكبر ولفترة أطول؟ في هذه المقالة، سنناقش كيفية عمل بطارية السيارة.
ما هي بطارية السيارة؟
تلعب بطاريات السيارات دورًا حيويًا في سياراتنا. إنها توفر الطاقة الكهربائية اللازمة لتشغيل محرك السيارة. تُعرف البطاريات الرصاصية الحمضية عادةً ببطاريات السيارات، وهي تتكون بشكل رئيسي من ألواح الرصاص التي تُغمر في الحمض، ثم يسمح الجهاز بأكمله بحدوث تفاعل كيميائي. خلال هذا التفاعل، تخزن البطارية الطاقة الكيميائية وتطلق الطاقة الكهربائية لتوفير الجهد والتيار. بطارية السيارة هي مركز تخزين الطاقة في السيارة. إذا بدأت البطارية في الفشل، فلن تبدأ سيارتك، أو تعمل، أو تقود. بالإضافة إلى ذلك، البطارية قابلة لإعادة الشحن، وعندما نعرضها للكهرباء، تخزن الطاقة الكهربائية، وتحولها إلى طاقة كيميائية، وتشحن البطارية.
إذا كنت مالك سيارة، فمن الضروري فهم كيفية عمل بطاريات السيارات لأن بطاريات السيارات تلعب دورًا أساسيًا في عمل سياراتنا. إنها لا غنى عنها.
كيف تبدو بطارية السيارة؟
يمكنك التعرف على البطارية من خلال الطرفين المعدنيين في الجزء العلوي (أو أحيانًا الجانب) من البطارية. هذه الأطراف تمثل دائمًا الأطراف الموجبة والسالبة للبطارية. تبدو مثل صندوق صغير بحجم صندوق الأحذية. بالإضافة إلى ذلك، يتم حماية الغلاف الخارجي لبطارية السيارة بواسطة البلاستيك، الذي يكون عادة ثقيلًا. عادة ما تحتوي البطارية أيضًا على تاريخ التصنيع مطبوع على الملصق. تدوم معظم البطاريات من 3 إلى 5 سنوات، اعتمادًا على استخدامها.
كيف تبدأ بطارية السيارة السيارة؟
الطريقة التي تشحن بها البطارية عندما يكون المحرك قيد التشغيل هي أن نفس التيار يتدفق من البطارية إلى محرك السيارة لتشغيل السيارة، والتفاعل قابل للعكس، ولهذا يمكن تشغيلها بسرعة عندما تكون البطارية مستنزفة. عندما تقوم بتشغيل الإشعال في سيارتك، فإنه يرسل إشارة إلى البطارية لبدء تفاعلها الكيميائي، الذي يشغل المحرك البادئ، الذي يدير المحرك. المولد هو المكون المسؤول عن توفير معظم التيار للنظام الكهربائي للسيارة. يتم استبدال الطاقة التي توفرها البطارية بعد ذلك بواسطة المولد.
لماذا تُستخدم البطارية في السيارة؟
تعمل بطارية السيارة كحامي من الزيادة، حيث توفر الطاقة للمركبة. كما أنها تُستخدم لتوفير الطاقة للاستخدام قصير الأمد. لذا، دعونا نناقش وظائف بطارية السيارة:
تشغيل المحرك: الوظيفة الأهم لبطاريات السيارات هي أنها توفر الطاقة الأولية لتشغيل المحرك. هذه الطاقة تبدأ عملية الاحتراق وتشغل السيارة.
تشغيل النظام الكهربائي: في حالة إيقاف تشغيل محرك السيارة، إذا كنت لا تزال بحاجة إلى تشغيل التكييف، أو المساحات، أو ميزات أخرى في السيارة، فإن بطارية السيارة ستشغل الأضواء، والراديو، والاستريو، ونظام تحديد المواقع، والتكييف، والمدفأة، والنوافذ.
تثبيت مصدر الطاقة: توفر بطارية السيارة الطاقة لأجزاء مختلفة من السيارة، وتثبت الجهد في النظام الكهربائي.
الطاقة الاحتياطية: إذا فشل المولد أو توقف المحرك عن العمل، فإن بطارية السيارة تكون نعمة في الخفاء، حيث تعمل كطاقة احتياطية وتشغل السيارة مؤقتًا.
الأنظمة الإلكترونية: تقدم المركبات المتقدمة اليوم مجموعة متنوعة من الأنظمة الإلكترونية التي تعتمد على مصدر طاقة مستقر من بطارية السيارة، قد تشمل هذه الأنظمة حقن الوقود، وأنظمة الأمان، وإدارة المحرك.
لماذا تفرغ البطارية؟
يجب أن تعرف أنه عندما تستخدم بطارية سيارتك لتشغيل المحرك، يتم استنزاف طاقة البطارية دفعة واحدة وإعادة شحنها بواسطة المحرك أثناء القيادة. تعتمد حياة بطاريتك على نوع السفر الذي تقوم به وعادات شائعة أخرى يمكن أن تؤثر على بطاريتك. في المتوسط، تدوم بطارية السيارة حوالي خمس سنوات (أو أكثر)، ولكن هذا يعتمد في النهاية على مدى اعتنائك ببطاريتك. لذا إذا كنت تقوم بالكثير من الرحلات القصيرة، فلن تحصل بطاريتك على فرصة للشحن الكامل قبل استخدامها مرة أخرى، وبالتالي ستتدهور بشكل أسرع.
كيف تعمل بطارية السيارة؟
توفر بطارية السيارة الطاقة للعديد من المكونات، فكيف تجعل كل شيء يعمل؟ كما تعلم، هي أكثر من مجرد صندوق بسيط مع تركيبة وآليات صحيحة. دعونا نناقش بالتفصيل كيف تعمل بطارية السيارة.
1. في اللحظة التي تفرغ فيها بطارية السيارة، يحدث تفاعل كيميائي بين الألواح الرصاصية السالبة والإلكتروليت الحمضي الكبريتي، حيث تصبح الألواح الرصاصية مشحونة سلبًا وتعمل كأنودات. التفاعل الكيميائي العام الذي يحدث عند الأنود هو أنها تتفاعل مع أيونات الكبريتات (SO4^2-) في الإلكتروليت، وتطلق الإلكترونات Pb + SO4^2- → PbSO4 + 2e^-
يتفاعل ثاني أكسيد الرصاص (PbO2) مع أيونات الكبريتات والماء، حيث تعمل اللوحة الرصاصية الموجبة ككاثود، وتشكل كبريتات الرصاص وتطلق الإلكترونات، التي تتدفق في الدائرة وتخلق تيارًا كهربائيًا. هذه التيارات تشغل النظام الكهربائي للسيارة. لذلك، يمكن التعبير عن التفاعل الكيميائي الذي يحدث على هذه اللوحة كالتالي: PbO2 + SO4^2- + 4H^+ + 2e^- → PbSO4 + 2H2O
2. تحويل الطاقة والتفاعلات الكيميائية داخل خلية البطارية
تخضع بطاريات السيارات لتفاعلات كيميائية، ومن المهم فهم كيفية حدوث هذه التفاعلات! تتسبب هذه التفاعلات في تفريغ وشحن البطارية، وتحدث هذه التفاعلات في البطارية عندما تتفاعل الألواح الرصاصية مع الإلكتروليت، وهو حمض الكبريتيك، لذا دعونا نفهم هذه التفاعلات والعمل الصحيح للأجزاء.
3. عندما نطبق التيار من الخارج، تعمل اللوحة الرصاصية السالبة أيضًا كأنود لأن عملية الشحن هي عكس عملية التفريغ، ويحدث تفاعل كيميائي عكسي خلال هذه العملية. يحول كبريتات الرصاص إلى رصاص وأيونات الكبريتات. في الوقت نفسه، يتم دفع الإلكترونات التي تم إطلاقها خلال عملية التفريغ مرة أخرى إلى اللوحة. لذا، هنا معادلة كيميائية PbSO4 + 2e^- → Pb + SO4^2- بالإضافة إلى ذلك، تقوم اللوحة الموجبة (الكاثود) بتحويل كبريتات الرصاص إلى أكسيد الرصاص والماء. كما تمتص الإلكترونات في اللوحة مرة أخرى. لذا، فإن تفاعلها الكيميائي هو PbSO4 + 2H2O → PbO2 + SO4^2- + 4H^+ + 2e^- هذه العملية فعالة في استعادة التركيب الكيميائي للوحة الرصاص، وبالإضافة إلى ذلك، تسمح للبطارية بتخزين الطاقة الكهربائية للاستخدام لاحقًا.
كم يدوم عمر البطارية؟
لا يمكن تقدير عمر البطارية مباشرة، ولكن عمومًا ستستمر البطارية من 3 إلى 5 سنوات إذا تم استخدامها وصيانتها بانتظام، لذلك يمكن لبعض البطاريات أن تدوم لفترة طويلة إذا اعتنيت بها وصيانتها بشكل جيد. يمكن أن تزيد أو تقلل من عمر البطارية تكرار الاستخدام، وظروف الطقس، والصيانة، والجودة. يمكن أن تفشل البطاريات أيضًا قبل 3 سنوات، ويمكن أن تفشل، وواحدة من كل 6 بطاريات يمكن أن تفشل، ولن تبدأ سيارتك. إذا فشلت بطاريتك، أو كانت بها مشاكل، أو كانت أقدم من 5 سنوات، فمن المهم استبدال البطارية في أقرب وقت ممكن. إليك بعض الأشياء التي يمكن أن تحدث عندما تفشل بطاريتك:
تستغرق سيارتك وقتًا طويلاً لتبدأ بعد تشغيل المفتاح.
عندما تحاول بدء تشغيل السيارة، تومض الأضواء على لوحة القيادة، لكن السيارة لا تبدأ.
لا يعمل الراديو والأضواء الأمامية.
عندما تفتح الباب لبدء تشغيل السيارة، لا تضيء الأضواء الداخلية.
عندما تفشل البطارية، لن تتمكن سيارتك من القيادة بقوتها الخاصة، وأفضل طريقة للحفاظ على بطاريتك هي فحصها بانتظام وقيادة السيارة بانتظام للسماح للمولد بشحن البطارية.
كيف تحمي بطاريتك؟
المناخ، عادات القيادة، الحمل الكهربائي على السيارة، الصيانة الصحيحة، وجودة البطارية هي عوامل تؤثر على عمر البطارية. يمكنك حماية بطارية سيارتك وإطالة عمرها بعدة طرق. إليك بعض الاقتراحات:
إذا كنت لا تستخدم سيارتك كثيرًا، فكر في شراء شاحن لبطاريتك
قم دائمًا بتشغيل جميع الأنظمة الإلكترونية في سيارتك (نظام الموسيقى، ماسحات الزجاج الأمامي، المدفأة، إلخ) عند بدء التشغيل أو إيقاف السيارة
تأكد من أن توصيلات الأطراف خالية من الحطام ومثبتة بإحكام
لا تقود لمسافات قصيرة جدًا واسمح بوقت كافٍ لشحن بطارية سيارتك بشكل صحيح
تجنب تعريض سيارتك للحرارة الزائدة في الصيف - يمكن أن يكون لذلك تأثير سلبي على بطاريتك
