تخطَّ إلى المحتوى
EN
اختراعات

البطارية الكهربائية

من عمود أليساندرو فولتا (Alessandro Volta) عام 1799 إلى كيمياء الرصاص الحمضي والخلايا الجافة وأيون الليثيوم — الجهاز الذي حوّل الكيمياء إلى كهرباء محمولة.

تخزّن البطارية الكهربائية الطاقة الكيميائية وتطلقها كهرباء. بنى أليساندرو فولتا (Alessandro Volta) أول بطارية حقيقية، العمود الفولطي، في عام 1799، ثم تبعه القرن التاسع عشر بخلية جورج ليكلانشيه (Georges Leclanche) وخلايا الرصاص الحمضي لغاستون بلانتيه (Gaston Plante) والخلايا الجافة المحكمة التي جعلت الطاقة المحمولة منتجًا استهلاكيًا. وفي سبعينيات القرن الماضي وثمانينياته طوّر ويتنغهام وغوديناف ويوشينو بطارية أيون الليثيوم، التي طرحتها سوني (Sony) تجاريًا في عام 1991، وهي تشغّل اليوم الهواتف والحواسيب المحمولة والمركبات الكهربائية وتقوم عليها سعة التخزين على مستوى الشبكة؛ وقد توّج هذا العمل بجائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019، ليصبح أيون الليثيوم قلب الطاقة المحمولة في العالم.

بطارية تاريخية صغيرة مصوَّرة على خلفية رمادية: رصّة عمودية من أقراص معدنية داكنة محصورة بين قاعدتين خشبيتين مستديرتين يصل بينهما قضبان زجاجية.
عمود فولتا من النوع الذي وصفه أليساندرو فولتا أول مرة عام 1800: أقراص من الزنك والنحاس تفصل بينها بطاقات موصلة، وقد أنتج أول تيار كهربائي مستمر. صورة لمجموعة ويلكوم. · Wellcome Collection · CC BY 4.0
أول بطارية كهربائيةالعمود الفولطي (voltaic pile)، طوّره أليساندرو فولتا (Alessandro Volta) في 1799
بنية العمود الفولطيأقراص متناوبة من النحاس والزنك، يفصل بين كل زوجين قماش فانيلا مشبع بحمض ضعيف
في هذا المقال
  1. 1نظرة عامة
  2. 2مبدأ العمل والبنية
  3. 3عمود فولتا: النشأة
  4. 4من الخلية الرطبة إلى الخلية الجافة
  5. 5مركم الرصاص الحمضي
  6. 6الليثيوم: من الإدخال البيني إلى أيون الليثيوم
  7. 7جائزة نوبل في الكيمياء 2019
  8. 8جهود الخلايا
  9. 9الاستعمالات والتخزين على نطاق الشبكة
  10. 10الجيل التالي
  11. 11الخط الزمني: من ضفادع غالفاني إلى عصر أيون الليثيوم
  12. 12أسئلة شائعة
  13. 13الرسم البياني للمعرفة

نظرة عامة

البطارية صنف من الأجهزة يحوّل الطاقة الكيميائية مباشرة إلى طاقة كهربائية، وهي في الاستعمال الدقيق مجموعة من خليتين جلفانيتين فأكثر، وإن جرت العادة على إطلاق الكلمة على خلية واحدة 1Battery (electronics) - Composition, Types, & Uses · Encyclopaedia Britannica ↗. وتنقسم البطاريات إلى خلايا أولية يُستغنى عنها عندما ينخفض جهدها إلى حد يعجز عن تشغيل جهاز، وخلايا ثانوية أو بطاريات تخزين تُشحن بالتيار المستمر بعد تفريغها 1.

وتُقاس الطاقة المخزنة في البطارية بالميغاواط-ساعة، وقد تملك بطارية أيون ليثيوم بسعة 240 MWh قدرة قصوى تبلغ 60 MW 2Solar-Plus-Storage 101 · U.S. Department of Energy ↗.

1. مبدأ العمل والبنية

لكل خلية في البطارية مهبط موجب ومصعد سالب يفصل بينهما إلكتروليت، وتُختار مواد الأقطاب والإلكتروليت وتُرتَّب بحيث يمكن توليد قوة دافعة كهربائية كافية بالفولت وتيار كافٍ بالأمبير 1. والمصعد عادةً معدن يتخلى عن الإلكترونات عند جهد يتراوح بين نحو نصف فولت وأربعة فولتات فوق جهد المهبط 1. وتنتقل الإلكترونات عبر الدارة الخارجية بينما تنتقل الأيونات عبر الإلكتروليت 3DOE Explains... Batteries · U.S. Department of Energy, Office of Science ↗. ويعطي المكافئ الكيميائي الواحد لكل قطب فاراداي واحدًا مقداره 96,485 كولوم، أي ما يعادل 26.8 أمبير-ساعة؛ وعند متوسط جهد 1.2 فولت يكون الناتج 32.2 واط-ساعة من طاقة التيار المستمر 1.

في البطارية القابلة لإعادة الشحن تتحرك الإلكترونات والأيونات في الاتجاهين، فالشحن يرفع الطاقة الكامنة الكيميائية والتفريغ يعيد تحويلها إلى كهرباء. لكن عملياتها لا تنعكس انعكاسًا تامًا، لذا قد تغيّر دورات الشحن والتفريغ المتكررة كيمياء المواد وبنيتها وتقلل الأداء والسلامة 3. وقد اختار ويتنغهام الليثيوم للمصعد لأنه يتخلى عن الإلكترونات بسهولة، فكانت الحصيلة بطارية ليثيوم قابلة لإعادة الشحن تعمل في درجة حرارة الغرفة 4Popular science background: They developed the world's most powerful battery · Nobel Prize Outreach (Royal Swedish Academy of Sciences) ↗. غير أن الشحن المتكرر كان يُنمّي شعيرات رقيقة من الليثيوم تنطلق من قطب الليثيوم، وعندما تصل إلى القطب الآخر تُقصر دارة البطارية وقد تسبب انفجارًا 4. ولأن أيونات الليثيوم تدخل بين طبقات الأقطاب بدلًا من إحداث تفاعلات تغيّرها، يمكن شحن البطارية مئات المرات قبل أن يتدهور أداؤها 4.

تنبأ غوديناف بأن مهبطًا من أوكسيد معدني سيملك جهدًا أكبر، وفي عام 1980 أثبت أن أوكسيد الكوبالت مع أيونات ليثيوم مُدخَلة بين طبقاته ينتج نحو أربعة فولتات 5The Nobel Prize in Chemistry 2019 - Press release · Nobel Prize Outreach (Royal Swedish Academy of Sciences) ↗. وقد استخدم أكيرا يوشينو فحم الكوك النفطي، وهو منتج ثانوي في صناعة النفط، في المصعد، وأنتجت بطاريته المستقرة الخفيفة أربعة فولتات 4. وتعتمد بطاريات أيون الليثيوم على تدفق الأيونات ذهابًا وإيابًا بين القطبين بدلًا من تفاعلات تفكك الأقطاب 5.

2. عمود فولتا: النشأة

حتى عام 1800 لم يكن هناك مصدر للتيار المستمر، وفي ذلك العام اخترع أليساندرو فولتا أول بطارية، سرعان ما اعتُرفت بوصفها جهازًا مفيدًا 6This Month in Physics History: March 20, 1800 - Volta Describes the Electric Battery · American Physical Society (APS News) ↗. وكان فولتا فيزيائيًا إيطاليًا وُلد في 18 فبراير 1745 في كومو وتوفي فيها في 5 مارس 1827 7Alessandro Volta - Biography, Facts, Battery, & Invention · Encyclopaedia Britannica ↗. وقد عُيّن في كرسي الفيزياء بجامعة بافيا، وبعد ذلك أعلن صديقه لويجي غالفاني في عام 1791 أن تلامس معدنين مختلفين مع عضلات ساق ضفدع مسلوخ يولّد تيارًا كهربائيًا 7.

أنتج عمود فولتا، الذي يكدّس أقراصًا من الزنك والفضة في أزواج، أول تيار مستمر وأرسى مبادئ كهروكيميائية لا تزال أساس البطاريات اليوم 8Columbia Dry Cell Battery - National Historic Chemical Landmark · American Chemical Society ↗. وجعلت بطارية فولتا الكهرباء متاحة بسهولة في المختبر، ففتحت الطريق أمام عمل تجريبي متواصل 9Archives: History of IEEE Since 1984 - Technical Topics · Engineering and Technology History Wiki (IEEE) ↗.

مشهد مختبري محفور بدقة من القرن الثامن عشر: ساقا ضفدع على طاولة بجوار أوانٍ زجاجية وأجهزة، مع بكرة مثبتة على الجدار وعلامات مرقّمة.
رسم توضيحي لتجارب لويجي غالفاني على ساق الضفدع (1791): كانت العضلات تنقبض عند لمسها بمعدنين مختلفين، وهي الملاحظة التي فجّرت خلافه مع فولتا حول «الكهرباء الحيوانية». · Luigi Galvani · Public domain

في رسالة مؤرخة في 20 مارس 1800 إلى جوزيف بانكس، رئيس الجمعية الملكية في لندن، أبلغ فولتا للمرة الأولى عن العمود الكهربائي 6. وقد أوصى نابليون بأوسمة كثيرة لفولتا، منها منحه لقب كونت في عام 1810؛ وقد جلبت له شهرة واسعة، وإن كان قد تخلى بعد وقت قصير عن معظم أبحاثه وتدريسه 6.

3. من الخلية الرطبة إلى الخلية الجافة

احتوت خلية ليكلانشيه على محلول موصل من كلوريد الأمونيوم، وطرف سالب من الزنك، وطرف موجب من ثاني أكسيد المنغنيز 10Georges Leclanche - Battery inventor, Electrochemist & Chemist · Encyclopaedia Britannica ↗. وقد حققت خليته المطوّرة الرطبة نجاحًا فوريًا، وعُرفت استخدامًا واسعًا في أنظمة التلغراف في غضون عامين من تطويرها 8.

اخترع كارل غاسنر أول خلية جافة في عقد 1880، مستخدمًا وعاء الزنك المحكم نفسه مصعدًا 8. وفي عام 1886 تأسست شركة الكربون الوطنية، السلف لشركة إنيرجايزر، في كليفلاند على يد واشنطن هـ. لورنس 8.

4. مركم الرصاص الحمضي

غاستون بلانتيه (1834-1889) فيزيائي فرنسي أنتج أول بطارية تخزين كهربائية، أو مركم، في عام 1859؛ ولا يزال اختراعه في صيغته المطوّرة واسع الاستخدام في السيارات.11Gaston Plante - Battery inventor, Lead-acid cell, Electric storage · Encyclopaedia Britannica ↗

بطاريات الرصاص الحمضية زهيدة الثمن وآمنة وقابلة لإعادة التدوير وموثوقة، لكن الطاقة النوعية المنخفضة وضعف الأداء في درجات الحرارة الباردة يحدان من استخدامها.12Batteries for Electric Vehicles · U.S. Department of Energy, Alternative Fuels Data Center ↗ وفي منتصف القرن الـ20 لم يكن السوق يعرض سوى نوعين من البطاريات القابلة لإعادة الشحن: البطارية الرصاصية الثقيلة التي اخترعت أول مرة في عام 1859 ولا تزال تُستخدم بطارية تشغيل في السيارات العاملة بالبنزين، وبطارية النيكل والكادميوم.4

حفر يُظهر خلية أسطوانية طويلة داخلها لفائف من صفائح الرصاص في وعاء زجاجي وسلكين في أعلاها.
رسم من القرن التاسع عشر لخلية غاستون بلانتيه الرصاصية الأصلية (1859): صفائح رصاص مغمورة في حمض الكبريتيك المخفف، وهي أول بطارية قابلة لإعادة الشحن. · 19th-century illustration from 'The Storage of Electrical Energy' · Public domain

5. الليثيوم: من الإدخال البيني إلى أيون الليثيوم

انتقل ستانلي ويتنغهام من ستانفورد إلى إكسون في عام 1972، وتناول بحثه مواد فيها فراغات بحجم الذرة يمكن للأيونات المشحونة أن تلتصق بها، وهي ظاهرة تُسمى الإدخال البيني.4

بناءً على مهبط غوديناف، أنشأ يوشينو في عام 1985 أول بطارية أيون ليثيوم صالحة تجارياً، مستبدلاً الليثيوم التفاعلي بفحم الكوك النفطي في المصعد. وفي اختبارات السلامة عام 1986 ألقى يوشينو قطعة حديد كبيرة على البطارية فلم يحدث شيء، بينما انفجرت خلية ليثيوم نقية بعنف؛ وسمّى ذلك اللحظة التي وُلدت فيها بطارية أيون الليثيوم.4

رجلان ببدلتين داكنتين يتصافحان؛ الرجل الأكبر سنًّا ذو الشعر الأبيض على اليمين يرتدي ميدالية على شريط ملوّن.
جون ب. غودإناف (يمينًا) في صورة من 2010 عند تسلّمه جائزة إنريكو فيرمي لعام 2009 من وزارة الطاقة الأمريكية؛ وقد كانت كاثوده من أكسيد الكوبالت والليثيوم (1980) أقوى بنحو الضعف من الخلية الليثيومية السابقة. · U.S. Department of Energy · Public domain

ناسبت بطارية سوني عام 1991 الإلكترونيات الصغيرة لكنها لم تكن قوية بما يكفي للسيارات؛ وبعد ذلك قاد تحليل كيمياء البطاريات بالأشعة السينية في مختبر أرغون إلى مهبط جديد استخدمته شركات سيارات عدة في بطاريات المركبات الكهربائية القابلة للتوصيل.13Charging Up the Development of Lithium-Ion Batteries · U.S. Department of Energy, Office of Science ↗

6. جائزة نوبل في الكيمياء 2019

تقاسم جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019 كلٌّ من جون ب. غوديناف وستانلي ويتنغهام وأكيرا يوشينو، وذلك لتطويرهم بطاريات أيون الليثيوم 14The Nobel Prize in Chemistry 2019 - Summary · Nobel Prize Outreach (Royal Swedish Academy of Sciences) ↗. وكان غوديناف فيزيائيًا أمريكيًا وُلد في ينا وتوفي في أوستن بولاية تكساس، وقد نال الجائزة عن عمله في تطوير هذه البطاريات 15John B. Goodenough - Biography & Facts · Encyclopaedia Britannica ↗. وفي العام الذي أصبح فيه غوديناف أستاذًا في جامعة أكسفورد، كان ويتنغهام قد طوّر أول بطارية أيون ليثيوم، بمصعد من ليثيوم فلزي ومهبط من أيونات الليثيوم بين طبقات ثاني كبريتيد التيتانيوم 15.

7. جهود الخلايا

وقد استخدمت الخلية الأولى ليثيومًا فلزيًا في المصعد، فأنتجت ما يزيد قليلًا على فولتين، لكن تفاعلية الليثيوم جعلتها شديدة الانفجار بما يحول دون صلاحيتها للاستعمال 5. وهكذا وُضع أمام الباحثين شرطان متلازمان: رفع الجهد، وكبح جماح العنصر الذي يمنح هذا الجهد.

ثم جاء مهبط ويتنغهام من ثاني كبريتيد التيتانيوم ليقدّم خيارًا عمليًا، غير أن جهد الخلية ظلّ محصورًا فيما يزيد قليلًا على فولتين. ولم يتجاوز هذا الحدّ إلا حين طوّر غوديناف مهبطًا من أوكسيد الكوبالت والليثيوم، فكان أقوى بنحو الضعف من مهبط ويتنغهام عند أربعة فولتات 4. وأدرك غوديناف أيضًا أن البطاريات لا يلزم أن تُصنع مشحونة، فنشر في عام 1980 مادة المهبط الجديدة العالية كثافة الطاقة 4.

أما الخلايا التجارية التي تستخدم ليثيومًا شديد التفاعل في المصعد، فقد بلغ جهدها ما يصل إلى 3.9 فولت تحت الحمل، مع قدرة عالية جدًا على حمل التيار 1. وبذلك انتقلت الكيمياء الليثيومية من خلية أولى محفوفة بخطر الانفجار إلى خلايا تجارية عالية الجهد والقدرة.

نوع الخلية/الكيمياءالجهد لكل خلية
القلوية من الزنك وثاني أكسيد المنغنيز1.55 فولت لكل خلية
الليثيوم-ثاني أكسيد المنغنيز2.8-3.2 فولت لكل خلية
خلية ويتنغهام بمهبط ثاني كبريتيد التيتانيومجهد يزيد قليلًا على فولتين
مهبط غوديناف من أوكسيد الكوبالت والليثيوميصل إلى أربعة فولتات
الخلايا التجارية التي تستخدم ليثيومًا شديد التفاعل في المصعدجهد يصل إلى 3.9 فولت تحت الحمل
أبرز الكيميائيات وجهودها لكل خلية

8. الاستعمالات والتخزين على نطاق الشبكة

تشغّل البطاريات الإلكترونيات المحمولة والنقل من المركبات الكهربائية إلى العبّارات، والتخزين الثابت على نطاق الشبكة، وطاقة الاحتياط الصناعية، والأجهزة الطبية المزروعة مثل منظّمات ضربات القلب والمعينات السمعية. 16Breaking It Down: Next-Generation Batteries · U.S. Department of Energy, AMMTO ↗

توازن بطاريات الشبكة بين العرض والطلب، وتنقل الكهرباء من فترات الأسعار المنخفضة إلى فترات الأسعار المرتفعة في استراتيجية تُسمى المراجحة، وتخزن توليد الطاقة المتجددة حتى الحاجة إليه. 17Batteries are a fast-growing secondary electricity source for the grid · U.S. Energy Information Administration (Today in Energy) ↗

امرأة مبتسمة بقميص رمادي تمسك كابل شحن أسود ثقيلًا عند عمود شحن أحمر وأبيض، وخلفها سيارات متوقفة.
سائقة تمسك قابس الشحن السريع في محطة شحن للسيارات الكهربائية؛ وتُعد السيارات الكهربائية من أسرع تطبيقات بطاريات أيون الليثيوم نموًّا. · Shixart1985 · CC BY 2.0

أُنجز معظم سعة البطاريات العاملة في 2022 بعد عام 2014؛ ونحو 4,807 MW منها دخلت في 2022 وحدها، وتتراوح المشاريع الفردية حتى مركز ماناتي للطاقة الشمسية في فلوريدا بقدرة 409 MW. 18Energy storage for electricity generation · U.S. Energy Information Administration ↗

9. الجيل التالي

تُعدّ التصاميم من الجيل التالي، ومنها بطاريات التدفق والبطاريات الصلبة، أطول عمراً بين عمليات الشحن، وأفضل سلامةً، وأقلّ استخداماً للمواد الحرجة مثل الليثيوم. 16 وتقوم البطاريات الصلبة على استبدال الإلكتروليت السائل بآخر صلب، وهو ما يجعلها أقلّ عرضةً للتسرّب الناجم عن التلف أو الانتفاخ في درجات الحرارة المرتفعة. 16

وبنى مشروع جينوم الإلكتروليت في المركز المشترك لأبحاث تخزين الطاقة قاعدة بيانات حاسوبية تضم أكثر من 26,000 جزيء لحساب خصائص الإلكتروليت. 3

أنابيب بيضاء وصمامات حمراء ومجموعة خلايا مستطيلة تشكّل منظومة بطارية مثبتة داخل غرفة.
بطارية تدفّق فاناديوم في جامعة نيو ساوث ويلز حيث طُوّرت بطاريات التدفّق الفاناديومية عمليًا؛ تخزّن بطاريات التدفّق الطاقة في إلكتروليتات سائلة داخل خزانات. · Radiotrefoil · CC BY-SA 4.0

10. الخط الزمني: من ضفادع غالفاني إلى عصر أيون الليثيوم

  • 1791
    تجارب غالفاني على الضفادع
    أعلن لويجي غالفاني (Luigi Galvani) أن تلامس معدنين مختلفين مع عضلات ساق ضفدع مسلوخ يولّد تيارًا كهربائيًا، وفسّره بأنه كهرباء حيوانية.
  • 1799
    أول بطارية كهربائية لفولتا
    طوّر أليساندرو فولتا (Alessandro Volta) أول بطارية كهربائية، المعروفة بالخلية أو العمود الفولطي: معدنان مختلفان مغموران في محلول كيميائي.
  • 20 مارس 1800
    فولتا يبلّغ الجمعية الملكية عن العمود
    في رسالة إلى جوزيف بانكس (Joseph Banks)، رئيس الجمعية الملكية (Royal Society) في لندن، أبلغ فولتا للمرة الأولى عن العمود الكهربائي، الأداة التي فتحت عصر التيار المستمر.
  • 1859
    بلانتيه يبني أول بطارية تخزين
    أنتج غاستون بلانتيه (Gaston Plante) أول بطارية تخزين كهربائية، أو مركم، باستخدام صفائح رصاص في حمض الكبريتيك المخفف؛ ولا تزال تُستخدم في صيغتها المطوّرة في السيارات.
  • نحو 1866
    ليكلانشيه يخترع بطاريته
    طوّر جورج ليكلانشيه (Georges Leclanche) بطارية بإلكتروليت من كلوريد الأمونيوم، وطرف سالب من الزنك وطرف موجب من ثاني أكسيد المنغنيز؛ وفي غضون عامين تبنّتها خدمة التلغراف في بلجيكا (Belgium).
  • 1896
    الخلية الجافة كولومبيا تصل إلى السوق الواسع
    طرحت شركة الكربون الوطنية (National Carbon Company) بطارية كولومبيا (Columbia) المحكمة بطول ست بوصات وجهد 1.5 فولت، أول بطارية موجّهة للاستخدام الاستهلاكي الواسع وأول خلية جافة محكمة تُصنع على نطاق كبير.
  • 1972
    ويتنغهام ينتقل إلى إكسون
    التحق ستانلي ويتنغهام (M. Stanley Whittingham) بشركة إكسون (Exxon)، حيث عمل على مواد الإدخال البيني وطوّر أول بطارية ليثيوم عاملة.
  • 1976
    الإعلان عن أول بطارية ليثيوم وتسجيل براءتها
    أعلن ويتنغهام اكتشافه، وسجّلت إكسون (Exxon) براءة بطارية قائمة على الليثيوم؛ وبدأ إنتاج الخلية على نطاق صغير لساعات تعمل بالطاقة الشمسية لصانع ساعات سويسري.
  • 1980
    مهبط أوكسيد الكوبالت بأربعة فولتات لدى غوديناف
    أثبت جون غوديناف (John Goodenough) أن أوكسيد الكوبالت مع أيونات ليثيوم مُدخَلة بين طبقاته قادر على إنتاج ما يصل إلى أربعة فولتات، وهو اختراق مهم نحو بطاريات أقوى بكثير.
  • 1985
    يوشينو يبني أول بطارية أيون ليثيوم صالحة تجاريًا
    استخدم أكيرا يوشينو (Akira Yoshino) فحم الكوك النفطي بدلًا من الليثيوم التفاعلي في المصعد، فأنتج بطارية خفيفة معمرة يمكن شحنها مئات المرات.
  • 1991
    بطاريات أيون الليثيوم تُطرح للبيع
    باعت سوني (Sony) أول بطارية أيون ليثيوم قابلة لإعادة الشحن، باستخدام مهبط أوكسيد الكوبالت والليثيوم لدى غوديناف ومصعد يوشينو؛ ولا تزال الحواسيب والهواتف المحمولة تستخدم هذا التصميم.
  • أكتوبر 2019
    جائزة نوبل في الكيمياء عن بطارية أيون الليثيوم
    منحت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم جائزة نوبل (Nobel Prize) في الكيمياء لعام 2019 بالاشتراك إلى جون ب. غوديناف (John B. Goodenough) وستانلي ويتنغهام (M. Stanley Whittingham) وأكيرا يوشينو (Akira Yoshino) لتطوير بطاريات أيون الليثيوم.
  • 25 يونيو 2023
    وفاة غوديناف في سن 100
    توفي جون ب. غوديناف (John B. Goodenough)، أكبر من فاز بجائزة نوبل سنًا، في أوستن (Austin) بولاية تكساس (Texas) عن عمر يناهز 100 عام.

11. أسئلة شائعة

ما بنية العمود الفولطي الذي بناه فولتا؟

تناوبت في العمود أقراصٌ من النحاس والزنك، يفصل بين كل زوجين منها قماش فانيلا مشبع بحمض ضعيف 19Milestones: Volta's Electrical Battery Invention, 1799 · Engineering and Technology History Wiki (IEEE) ↗. ولإثبات عدم الحاجة إلى أي أجزاء حيوانية، كدّس فولتا أقراصًا متناوبة من الزنك والفضة تفصل بينها قطع قماش مشبعة بالماء المالح، فبنى عمودًا من نحو ثلاثين قرصًا على غرار العضو الكهربائي في سمكة الرعاد 6.

كيف نشأ الخلاف العلمي بين فولتا وغالفاني، وكيف حُسم؟

عزا غالفاني ارتجاف ساق ضفدع إلى كهرباء حيوانية، ورأى فولتا أن الأثر ناشئ عن معدنين مختلفين يجمعهما موصل رطب 8. وسمّى فولتا هذا التيار الكهرباء المعدنية، وبدأ في عام 1792 التجارب على المعادن وحدها 7. وقد حُسم الخلاف بين أنصار الكهرباء الحيوانية ودعاة الكهرباء المعدنية بإعلان فولتا أول بطارية كهربائية في عام 1800، وكان النصر لفولتا 7.

ما تصميم خلية بلانتيه الأولى؟

احتوى نموذج بلانتيه الأول على صفيحتين من الرصاص تفصل بينهما أشرطة مطاطية، ملفوفتين بشكل حلزوني ومغمورتين في محلول يحوي نحو 10 في المئة من حمض الكبريتيك 11.

ما الذي ميّز بطارية كولومبيا عند طرحها؟

في عام 1896 طرحت الشركة بطارية كولومبيا المحكمة بطول ست بوصات وجهد 1.5 فولت، وهي أول بطارية موجّهة للاستخدام الاستهلاكي الواسع وأول خلية جافة محكمة تُنتج على نطاق كبير 8. وقد ظل تصميم الكربون والزنك أساسًا لكل البطاريات الجافة ستين عامًا، حتى قدّمت إيفريدي البطارية القلوية في أواخر عقد 1950، فبدأ تحوّل واسع إلى القلوية 8.

كيف وُلدت بطارية أيون الليثيوم تجاريًا، ومن كان أبرز أعلامها؟

في عام 1979 طوّر غوديناف ومعاونوه بطارية بمهبط من أيونات الليثيوم بين طبقات أوكسيد الكوبالت، بجهد 4 فولت مقابل 2.5 فولت فقط لبطارية ويتنغهام 15. وباعتها سوني في 1991 بمهبط من أوكسيد الكوبالت والليثيوم مع مصعد من فحم الكوك النفطي 13. وقد فاز غوديناف بجائزة نوبل وهو في سن 100 في عام 2019 15.

ما حجم أسطول بطاريات المرافق في الولايات المتحدة؟

في نهاية عام 2022 كان لدى الولايات المتحدة 8,842 MW من قدرة بطاريات المرافق على نطاق الشبكة و11,105 MWh من سعة الطاقة 18. وكان تنظيم التردد أكبر تطبيق مُبلَّغ عنه لتخزين البطاريات على نطاق المرافق في عام 2021 من حيث الحصة من إجمالي قدرة الطاقة 18.

المراجع (19)

19 مصادر · موقع 19

  1. 1Battery (electronics) - Composition, Types, & Uses — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
  2. 2Solar-Plus-Storage 101 — U.S. Department of Energy موقع↩عرض المصدر
  3. 3DOE Explains... Batteries — U.S. Department of Energy, Office of Science موقع↩عرض المصدر
  4. 4Popular science background: They developed the world's most powerful battery — Nobel Prize Outreach (Royal Swedish Academy of Sciences) 2019 موقع↩عرض المصدر
  5. 5The Nobel Prize in Chemistry 2019 - Press release — Nobel Prize Outreach (Royal Swedish Academy of Sciences) 2019 موقع↩عرض المصدر
  6. 6This Month in Physics History: March 20, 1800 - Volta Describes the Electric Battery — American Physical Society (APS News) 1800 موقع↩عرض المصدر
  7. 7Alessandro Volta - Biography, Facts, Battery, & Invention — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
  8. 8Columbia Dry Cell Battery - National Historic Chemical Landmark — American Chemical Society موقع↩عرض المصدر
  9. 9Archives: History of IEEE Since 1984 - Technical Topics — Engineering and Technology History Wiki (IEEE) 1984 موقع↩عرض المصدر
  10. 10Georges Leclanche - Battery inventor, Electrochemist & Chemist — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
  11. 11Gaston Plante - Battery inventor, Lead-acid cell, Electric storage — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
  12. 12Batteries for Electric Vehicles — U.S. Department of Energy, Alternative Fuels Data Center موقع↩عرض المصدر
  13. 13Charging Up the Development of Lithium-Ion Batteries — U.S. Department of Energy, Office of Science موقع↩عرض المصدر
  14. 14The Nobel Prize in Chemistry 2019 - Summary — Nobel Prize Outreach (Royal Swedish Academy of Sciences) 2019 موقع↩عرض المصدر
  15. 15John B. Goodenough - Biography & Facts — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
  16. 16Breaking It Down: Next-Generation Batteries — U.S. Department of Energy, AMMTO موقع↩عرض المصدر
  17. 17Batteries are a fast-growing secondary electricity source for the grid — U.S. Energy Information Administration (Today in Energy) موقع↩عرض المصدر
  18. 18Energy storage for electricity generation — U.S. Energy Information Administration موقع↩عرض المصدر
  19. 19Milestones: Volta's Electrical Battery Invention, 1799 — Engineering and Technology History Wiki (IEEE) 1799 موقع↩عرض المصدر