مكونات بطارية السيارة

مكونات بطارية السيارة

السيارة

تعدّ السيارات من أهم الاختراعات البشرية، وهي عبارة عن جسم معدني يمشي على أربع عجلات، وهي مصممة أساسًا لنقل الركاب، وعادة ما تحرك وتدفع عن طريق محرك الاحتراق الداخلي باستخدام الوقود، وقد سهلت السيارة حياة الإنسان اليومية وعمليات التنقل البشري، ووجد ما يقارب 750 مليون سيارة حول العالم، وتختلف السيارة المصنوعة قديمًا عن السيارة الحالية مع تشابه المبدأ الذي صنعت به؛ إذ تطورت مكوناتها وآليتها مع تطور اختراع الكهرباء واختلاف حجم بعض المكونات الكهربائية والكيميائية، وتصميم السيارات يعتمد إلى حد كبير على الاستخدام المرجو من السيارة، وعلى سبيل المثال يجب أن تكون السيارات المخصصة للاستخدام على الطرق الوعرة متينة وأنظمتها بسيطة ذات مقاومة عالية للأحمال الزائدة والشديدة، وعلى العكس من ذلك تتطلب السيارات عالية السرعة المُخصصة للطرق مزيدًا من خيارات راحة الركاب، وزيادة أداء المحرك وتحسين التعامل مع السرعة العالية ووضعية ثبات السيارة، ويعتمد الثبات على توزيع الوزن بين العجلات الأمامية والخلفية، وفي السيارات يوجد العديد من المكونات الأخرى، ومن أهم مكونات السيارة التي يجب الاعتناء بها والتحقق من حالتها باستمرار هي البطارية.[١]


مكونات بطارية السيارة

تُعدّ بطاريّة السّيارة واحدة من أهم أجزاء السيارة، والبطارية هي الجزء المسؤول عن إمداد محرك السيارة بالتيار الكهربائي الكافي لتشغيل السيارة، كما أنها تمد المصابيح بالطاقة اللازمة للإضاءة أثناء دوران المحرك أو توقفه من خلال تحويل الطاقة الكيميائية الناتجة عن التفاعلات الكيميائية بين مكونات البطارية إلى طاقة كهربائية، وخلال هذه العملية تتفاعل أربع مواد مع بعضها وهي: الهيدروجين (H)، الأكسجين (O2)، الرصاص (Pb) والكبريت (S)، وبطارية السيارة هي نموذج عن البطارية العاديّة المستخدمة في المنازل، ولكن مع اختلاف في الحجم والمكونات لتتلاءم مع وظيفتها، وهي تتكوّن من العديد من الألواح التي يحمل بعضها شحنة موجبة وبعضها الآخر شحنة سالبة، وتُغمَر هذه الألواح في محلول إلكتروني، ويتكون هذا المحلول من حامض الكبريت وماء مقطر، وتوضع في وعاء مكون من مطاط مجفف أو زجاج، ولا تتأثر الأوعية بالأحماض الموجودة، ووظيفة البطاريات التقليدية معروفة وهي أنه لا يمكن تشغيل السيارة دون البطارية، وأشهر نوع بطاريات السيارات هي بطاريات الرصاص الحمضية، وهي بطارية ثقيلة الوزن بعض الشيء، والسبب في ذلك وجود لوحات الرصاص في خلايا البطارية، وتتكون البطاريات عامة من المكونات التالية:[٢]

  • القطب الموجب: يتكون من اللوحة المشحونة بالشحنة الموجبة والتي تتكون من أكسيد الرصاص (PbO 2) في حالة البطارية الرصاصية.
  • الشبكة الموجبة: تتكون الشبكة الموجبة من سبيكة فلزية، وتستخدم لتجميع المواد النشطة والشحنات.
  • القطب السالب: يتكون من اللوحة السالبة الشحنة والتي تتكون من المادة النقية المستخدمة في صناعة البطارية، وهي مغمور أيضًا في السائل المنحل بالكهرباء.
  • اللوح السلبي: وهو مثل اللوح الموجب، يتكون من سبيكة فلزية، ووظيفته نفس وظيفة اللوح الموجب.
  • السائل المنحل بالكهرباء: هو خليط من حمض الكبريتيك (H2SO4) والماء المقطر، وفيه الإلكتروليت الذي من الممكن أن يكون في صورة سائلة، أو على شكل هلام.
  • كتلة اللوحة: تُشكل عدة أقطاب موجبة صفيحة موجبة، بينما تشكل عدة أقطاب سالبة صفيحة سلبية، ومجموعة اللوحات السالبة والموجبة تشكل كتلة اللوحة، وكتلة اللوحة هي نفسها خلية البطارية، وتتكون البطارية التقليدية من 6 خلايا متصلة، وكل منها بجهد اسمي يساوي 2 فولت، أي أن الناتج الكلي للجهد يكون 12.72 فولت بالضبط عند شحن البطارية بالكامل.
  • غلاف البلاستيك: توجد الخلايا في غلاف مصنوع من البلاستيك المقاوم للأحماض وهو يتكون من (بولي بروبيلين)، ويكون مغلقًا بغطاء مزود بنظام يمنع سائل البطارية من الهروب ويفصل السائل عن الغاز.


مكونات البطارية السائلة

تُعد بطارية الرصاص الحمضية من أكثر أنواع بطاريات التخزين شيوعًا وأشهرها، وهي معروفة باستخدامها في السيارات، وتتكون هذه البطارية من عدة خلايا، وكل منها يتكون من ألواح من الرصاص مغمورة في السائل المنحل بالكهرباء الذي يتكون من حمض الكبريتيك المخفف، ويكون الجهد لكل خلية عادةً من 2 فولت إلى 2.2 فولت، وبالنسبة للبطارية ذات الجهد 6 فولتات توصل ثلاث خلايا متسلسلة، وبالنسبة للبطارية ذات الجهد 12 فولتًا يوجد ست خلايا متصلة بالسلسلة، وتتكون هذه البطارية مما يلي:[٣]

  • الألواح العازلة: تصنع من مادة عازلة، كالسيراميك أو البلاستيك، ووظيفة هذه الألواح الفصل بين الصفائح الموجبة والصفائح السالبة، لذلك يكون سطح الألواح الأملس مواجهًا للصفائح السالبة، وسطح الألواح المكون من أخاديد مواجهًا للصفائح الموجبة، وتكون الصفائح العازلة مسامية للسماح بمرور المحلول الإلكتروليتي من خلالها.
  • المركم الرصاصي: يضاف محلول حمض الكربيتيك المخفف إليه، ويُغطّي بالتالي جميع الألواح.
  • الغلاف الداخلي: وهو جسم خارجي يصنع من مادة المطاط المضغوط، ويقسم من الداخل إلى عدة حجرات تعرف بالخلايا، وتحتوي هذه الحجرات على الصفائح.
  • الغطاء العلوي: ويسمى كاب الحشو، وهو يصنع من المطاط المضغوط، ووظيفته حماية أجزاء البطارية الداخلية من العوامل الخارجية، ويوجد في الغطاء هذا عدد من الفتحات تبعًا لعدد خلايا البطارية، ويستخدم في ملء البطارية من المحلول.
  • الصفائح: هي ألواح تتشكَّل لتشبه الشبكة، وبين الصّفائح فراغات تُملأ بمادة فعّالة، وتنقسم إلى صفائح موجبة وسالبة، والصّفائح الموجبة يكون لونها بنيًا وتملأ فراغاتها بالرصاص، أما السالبة فذات لون رمادي، وتملأ فراغاتها بالرصاص.


أسباب ضعف بطارية السيارة

بطارية السيارة لها ثلاث وظائف مهمة وهي: البدء والإضاءة والإشعال، وبمجرد بدء تشغيل بطارية السيارة فإن المحرك يتولى شحن البطارية حتى تكون جاهزة لتشغيل السيارة في المرة القادمة، وعدم الحفاظ على البطارية يؤدي لتفلها، والأسباب الرئيسية الشائعة للتلف هي: الطقس البارد، والزمن، والتآكل، والاستنزاف الإلكتروني للبطارية والمشاكل الطارئة للسيارة، وهذه الأسباب الرئيسية لتلف البطارية يُمكن تفصيلها كما يلي:[٤]

  • تماس كهربائي: يمكن أن تتعرّض التوصيلات الكهربائية الموجودة داخل السيارة إلى القطع، وبالتالي حدوث تماس كهربائي، ويمكن أن يحدث أيضًا تلف في أحد المرفقات أو أجهزة السيارة، وتستمر السيارة في هذه الحالة باستهلاك الكهرباء بعد إطفائها، ويُكشف عن هذا الخلل بفصل كيبل السيارة الرئيسي لمدة قصيرة ومن ثم وصله، فإذا حافظت البطارية على طاقتها فإن الخلل يكون في تلف أحد أجزاء السّيارة أو بسبب وجود تماس كهربائي.
  • خلل في المحرك: في حال وجود خلل في محرك السيارة أو في المولد فإن البطارية تبدأ بفقد طاقتها تدريجيًا؛ إذ لا تكفي كمية الكهرباء المنتجة عن طريق المولد في تعويض الطاقة المستهلكة.
  • عمر البطارية: عمر البطاريّة التشغيلي يؤثر كثيرًا في قدرتها على الحفاظ على الطاقة، فمع مرور الزمن تفقد البطارية قدرتها على حفظ الطاقة، وتحتاج إما للاستبدال أو للشحن.
  • التآكل: أحد الأسباب الأخرى التي تؤدي إلى موت بطاريات السيارات المتكرر هو التآكل عند التوصيل، لذا يجب التحقق من أطراف البطارية التي تمثل نقاط التلامس الموجودة أعلى البطارية، والتآكل يظهر على شكل زوائد خضراء أو زرقاء معلقة على أطراف البطارية، أو مادة بيضاء كالبودرة.
  • الطقس البارد: الطقس البارد هو السبب الأول وراء موت بطاريات السيارات، ولا يجب أن يكون الطقس شديد البرودة ليؤدي إلى إضعاف بطارية السيارة، بل حتى في درجة حرارة تبلغ 32 درجة مئوية تكون البطارية أضعف بنسبة 35٪، وعند صفر درجة مئوية تنخفض كفاءة البطارية ​​إلى 60 ٪ من طاقتها الكاملة.


أفضل البطاريات

التقدم التكنولوجي في زمننا أدى لتحسين الصناعات والمواد المطلوبة باستمرار، وبكل تأكيد هذا يشمل البطاريات، وفيما يلي بعض الجوانب الرئيسة التي يجب البحث عنها عند اختيار بطارية السيارة من أنواع مختلفة:[٥]

  • القوة: يجب التأكد من أن البطارية لديها القدرة على تشغيل كل عناصر السيارة بسلاسة ولفترات طويلة.
  • طول العمر: شراء البطارية المناسبة التي تعمل لفترة طويلة سيوفر الكثير من المال؛ فالبحث لا يكون فقط عن الخيار الرخيص، وإنما يجب مراعاة العوامل المناخية وظروف القيادة المختلفة التي يمكن للسيارة التعامل معها.
  • الصيانة: إن تكاليف صيانة بعض البطاريات منخفضة، وبعض البطاريات صيانتها مجانية، ويكون الاختيار والتفضيل بينهما هو حسب حالة الطقس الذي تتحمله كل بطارية.
  • القيمة مقابل المال: يجب فحص أسعار كل بطارية بعناية إلى جانب المزايا والعيوب لجعل الخيارات المتاحة أكثر فعالية من حيث التكلفة.


المراجع

  1. Christopher G. Foster Ken W. Purdy George C. Cromer Orville C. Cromer , " Automobile "، britannica, Retrieved 29-10-2019. Edited.
  2. "How does a car battery work and how is it constructed?", batteryworld.varta-automotive, Retrieved 29-10-2019. Edited.
  3. Ahmad Faizan , "Lead Acid Battery: Construction, Working, Charging"، electricalacademia, Retrieved 29-10-2019. Edited.
  4. Meghan Drummond (15-10-2019), "5 Reasons Car Batteries Die"، cjponyparts, Retrieved 29-10-2019. Edited.
  5. "The 10 Best Car Batteries to Buy 2019", autoquarterly, Retrieved 29-10-2019. Edited.