بطارية الاجتماع العام السنوي وبطارية في إل آر إيه

تُستخدم شبكات سبائك الرصاص والكالسيوم والقصدير في بطاريات الرصاص الحمضية، وتُضاف مثبطات تصاعد الهيدروجين إلى الصفائح السالبة. تُستخدم تقنية الشحن الرطب على نطاق واسع في صناعة البطاريات. بعد تحديد جهد الشحن، يمكن اعتبار هذه البطاريات خالية من الصيانة. ومع ذلك، يعتمد عمر خدمتها بشكل كبير على ظروف الشحن التي يجب مراعاتها بدقة، وخاصةً تحديد أقصى جهد شحن. يبحث مهندسو البطاريات ومنتجوها عن طرق لإعادة تدوير الهيدروجين إلى الماء.₂ و ا₂ يُطلق الماء أثناء شحن البطارية أو الشحن الزائد. بهذه الطريقة، يُمكن حل مشكلة فقدان الماء.

سيؤدي فقدان الماء في البطارية إلى تركيز الهيدروجين₂لذا₄ للزيادة، مما يؤدي إلى تخميل اللوحة الإيجابية.لقد تم تطوير ثلاث تقنيات رئيسية لإعادة دمج الهيدروجين والأكسجين في الماء، كما هو موضح أدناه:

1. يتم دمج الهيدروجين والأكسجين في القابس الحفزي؛

2. يتم دمج الهيدروجين والأكسجين على القطب الحفزي المساعد؛

3. بطارية الرصاص الحمضية المنظمة بالصمام (مختبر الواقع الافتراضي).

يمكن تلخيص مبدأ عمل مختبر الواقع الافتراضي على النحو التالي:

- تتعرض اللوحة الموجبة لتفاعل انقسام الماء، مما يسبب O₂لترسيب وتولد أيونات الهيدروجين.

- ال₂ وتنتشر الأيونات الهيدروجينية (H+) إلى اللوحة السالبة عبر قنوات الغاز وقنوات السائل في الفاصل.

- بعد وصول الأكسجين إلى اللوحة السالبة، يخضع لتفاعل اختزال ويتفاعل مع أيونات H+ لتكوين الماء.

- ينتشر الماء الناتج إلى اللوحة الموجبة من خلال الفاصل، بحيث يتم استعادة الماء المحلل كهربائيا بواسطة اللوحة الموجبة.

يُشكّل التفاعل المذكور أعلاه ما يُسمى بدورة الأكسجين المغلقة (سي او سي). تُقلّل هذه الدورة بشكل كبير من فقدان البطارية للماء أثناء الشحن والشحن الزائد، مما يجعلها خالية من الصيانة.

اعتمادًا على نوع الفاصل وحالة الإلكتروليت، فإن التقنيتين الأساسيتين المستخدمتين في بطاريات في آر إل إيه هما:

 (1) بطاريات مصنوعة من ألياف زجاجية ممتزة (الاجتماع العام السنوي)، يُمتَزُّ إلكتروليتها في فاصل الاجتماع العام السنوي. تحتوي ألياف الزجاج المازة على نسبة لا تزيد عن 85% من الألياف الزجاجية بطول يتراوح بين 1 و2 مم، وتحتوي على 15% من ألياف البوليمر (البولي إيثيلين، والبولي فينيلين، إلخ) كمواد تقوية. تتميز ألياف الزجاج بكونها محبة للماء، وتتمثل وظيفتها في امتزاز الإلكتروليت، بينما توفر ألياف البوليمر دعامة ميكانيكية وتتميز بدرجة معينة من محبة الماء، مما يُعزز تكوين قنوات الغاز.

(2) البطاريات التي تستخدم إلكتروليت غرواني (بطارية غروانية)، إلكتروليت هذه البطارية هو غرواني ثيكسوتروبي غير متدفق، يحتوي على ثاني أكسيد السيليكون₂ و آل₂ال₃ جسيمات بقطر عدة نانومترات. يُستخدم فاصل البوليمر نفسه المستخدم في البطاريات المغمورة لفصل اللوحين الموجب والسالب. بطاريات الجل، مثل البطاريات المغمورة (التي تحتوي على إلكتروليت متدفق)، تفقد الماء أيضًا عند بدء استخدامها. نتيجةً لذلك، يتقلص الغرواني وتتشكل شقوق في داخله. تُشكل هذه الشقوق قنوات أكسجين. يصل الأكسجين المنبعث من اللوحين الموجب والسالب، فيبدأ عمل بطاريات سي او سي ويتوقف فقدان الماء. آلية عمل بطاريات سي او سي في جميع أنواع بطاريات في آر إل إيه هي نفسها، بغض النظر عن نوع الفاصل المستخدم (مثل بطاريات الاجتماع العام السنوي أو بطاريات الجل).

تحتوي كل خلية من خلايا بطارية في آر إل إيه على صمام تخفيض ضغط (بدلاً من غطاء التهوية في البطارية المغمورة)، والذي يحافظ على ضغط غاز معين فوق مجموعة أقطاب البطارية المكونة من صفيحة القطب والفاصل. يحدث تفاعل تخفيض الأكسجين في الصفيحة السالبة، مما يقلل ضغط الأكسجين بشكل كبير عند الصفيحة السالبة في مجموعة الأقطاب. بهذه الطريقة، يتشكل تدرج انتشار داخل مجموعة الأقطاب، مما يوجه تدفق الأكسجين إلى الصفيحة السالبة. لذلك، يُعد صمام تخفيض الضغط جزءًا أساسيًا من مختبر الواقع الافتراضي.

يتم نقل الأكسجين عبر مسارين:

(1) من خلال قناة الغاز غير المعوقة لفاصل الاجتماع العام السنوي، و

(2) يُذاب في الإلكتروليت ويُنقل عبر قناة الإلكتروليت المملوءة بقطر معين. يكون معدل انتشار الأكسجين في قناة الغاز أكبر، بست مراتب من معدل انتشاره في قناة السائل. لذلك، نظرًا لقلة الأكسجين المذاب في الإلكتروليت، يكون نقل الأكسجين فيه مهملاً.

بطارية الاجتماع العام السنوي هي نوع من بطاريات في آر إل إيه، وتختلف عن بطارية الجل في أنها تستخدم أليافًا زجاجية تمتص إلكتروليت حمض الكبريتيك كفاصل. ينتقل الأكسجين المتولد من القطب الموجب إلى القطب السالب عبر مسام الفاصل، ويتفاعل مع الهيدروجين لتوليد الماء والحرارة.

--نهاية--