ما هي مدة البطارية القابلة لإعادة الشحن التي تتمتع بأقصى عمر للبطارية؟

تعتبر الطاقة الكهربائية أحد أشكال الطاقة التي لا غنى عنها في تطور الحضارة الحديثة، لذلك أصبحت البطاريات ضرورة لا غنى عنها في إنتاج الإنسان وحياته.

تشير البطارية بالمعنى الضيق إلى جهاز يمكنه تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. البطاريات المستخدمة في حياتنا اليومية تنتمي جميعها إلى هذا العمود، مثل البطارية الجافة الأكثر شيوعًا، وهي بطارية الزنك المنغنيز. بالإضافة إلى بطارية النيكل والكادميوم وبطارية النيكل الهيدروجينية وبطارية حمض الألومنيوم للسيارات وغيرها.

تشير البطارية المعممة إلى "جهاز يمكنه تخزين الطاقة الكهربائية بأشكال أخرى ويمكن تحويلها إلى طاقة كهربائية مرة أخرى". على سبيل المثال، بطارية الطاقة النووية المستخدمة في بعض المركبات الفضائية هي جهاز يمكنه تحويل الطاقة النووية إلى طاقة كهربائية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا اعتبار جوهر بناء محطات الطاقة المخزنة بالضخ في بعض المجالات شكلاً بديلاً للخلية العملاقة. تستخدم ما يسمى بمحطة الطاقة التخزينية المضخوخة مضخات مياه كهربائية زائدة عن الحاجة لتخزينها، وتحرير ذروة الطلب وموسم الجفاف لتخزين الطاقة المائية.

تقوم بطاريات الطاقة الكيميائية التقليدية بتخزين الطاقة الكهربائية على شكل تكوين كيميائي، والبطاريات النووية تخزن الطاقة الكهربائية على شكل طاقة نووية، وتقوم محطات توليد الطاقة المخزنة بالضخ بتخزين الطاقة الكهربائية على شكل طاقة وضع الجاذبية. بشكل عام، فهي بطاريات في جوهرها.

عندما يتعلق الأمر بالبطاريات، هناك شيء واحد أكثر أهمية: عمر البطارية. السبب وراء اختراع الناس للبطارية ليس فقط لتخزين الطاقة، ولكن أيضًا لتوفير الطاقة للمعدات الكهربائية في أي وقت وفي أي مكان. إذا كان عمر بطارية الليثيوم قصيرًا جدًا وستنفد طاقتها قريبًا، فمن المؤكد أن ذلك غير مريح. وأعتقد أننا جميعا نعرف هذا. عمر البطارية الحالي بعيد عن تلبية احتياجاتنا. ومن الصعب استخدام الهواتف المحمولة الصغيرة بدون محطات شحن، كما تواجه مركبات الطاقة الجديدة التي يقودها هذا النوع من الطاقة صعوبات مماثلة. أصبح تحسين عمر البطارية حاجة ملحة.

هل تعرف ما هي البطارية الأكثر دواما؟ قد تفكر في البطارية النووية، لكن لا، البطارية النووية المثبتة على فوييجر 2 استمرت لأكثر من 40 عامًا، لكن البطارية ذات أطول مدة ليست البطارية النووية، بل البطارية الكيميائية.

هل يمكن استخدام بطاريات الطاقة الكيميائية لأكثر من 40 عامًا؟ نعم يمكن ذلك، وهناك فجوة كبيرة. أطول بطارية على الإطلاق كانت بطارية ساعة أكسفورد. تتكون "بطارية أكسفورد بيل" من سلسلة من الأكوام الجافة وزوج من الأجراس. تحتوي المجموعتان الجافتان التاليتان على ساعة وكرة معدنية بين الساعتين. عندما يكون جرس الكرة المعدنية على الجانب الآخر من نفس قوة تنافر الشحنة، وعندما يصطدم بها الجانب الآخر، سيحدث نقل الشحنة. تقوم قوة التنافر بدفع الكرة بعيدًا مرة أخرى، وسيرن الجرس اعتمادًا على مصدر الطاقة المستمر.

كيف ظهرت بطارية جرس أكسفورد؟ في أحد أيام عام 1840، اشترى روبرت ووكر، أستاذ الفيزياء بجامعة أكسفورد، هذا الجهاز من إحدى الشركات المصنعة للأجهزة ووضعه على الرف في ردهة مختبر كلارندون بجامعة أكسفورد.

والمثير للدهشة أنه بعد ثلاث سنوات وخمس سنوات وعشر سنوات، لا يزال الجرس يقرع، ولم ينفد مصدر الطاقة. يشعر الناس بالفضول الشديد بشأن متى سيتوقف الجرس، لذلك ينتظر الناس لسنوات وسنوات. وأخيرا، بعد مرور 180 عاما، لا يزال جرس مختبر كلارندون في ممر جامعة أكسفورد يقرع، ولا توجد أي علامة على الضعف. لا أحد يعلم إلى متى سيستمر الرنين، وقد لا نستطيع الانتظار حتى يتوقف. إذًا، ما الذي يوجد في هذين المفاعلين الجافين لدعم رنين 180 عامًا؟

الهيكل الداخلي للمكدس الجاف لبطارية أكسفورد بيل هو لغز. لا أحد يعرف، لأنها قديمة جدًا ولا يتوقع أحد أن تستمر لفترة طويلة، لذلك لم يسأل أحد الشركة المصنعة للأداة عن الهيكل الداخلي للمكدس الجاف، لذلك بطبيعة الحال لا أحد يعرف.

لماذا هو صعب جدا؟ لماذا لا تفتح الكومة الجافة مباشرة؟ نعم، إذا فتحته، سوف ترى. لكن "بطارية ساعة أكسفورد" كانت مغلقة في صندوق زجاجي مزدوج محكم الإغلاق منذ لحظة الشراء، لذلك تم عزلها تماما عن الهواء الخارجي. إذا قمت بفتحه، فسوف يدمر بيئته الأصلية. لذلك سيستمر الناس في الانتظار، ينتظرون اللحظة التي يتوقف فيها أخيرًا، وبعد ذلك سيفتحونه، لكن لا أحد يعرف كم من الوقت سيفتح. هناك العديد من التخمينات حول الهيكل الداخلي لبطارية جرس أكسفورد. يعتقد بعض الناس أن الهيكل الداخلي للمكدس الجاف يشبه بطارية الزنك والمنجنيز الحديثة، حيث يكون ثاني أكسيد المنغنيز هو القطب الموجب وكبريتات الزنك كالقطب السالب. لكن كل شيء مجرد تخمين، ولن ينكشف الجواب إلا بعد أن يتوقف.