تفاوت پیل با باتری چیست؟ اگر این سوال را از افراد غیر حرفه ای بپرسید احتمالا به شما می گویند که پیل همان باتری است! اما این پاسخ اشتباه است، شاید بتوان گفت باطری و پیل الکتریکی(ولتاییک) یکی هستند اما بین پیل سوختی با باتری تفاوت هایی وجود دارد که آن دو را از یکدیگر متمایز می کند.
برای درک بهتر تفاوت های بین باتری با پیل سوختی لازم است که در ابتدا شما را با هر دوی آن ها آشنا نماییم و سپس در انتها به بررسی تفاوت های موجود بپردازیم؛ پس تا انتها همراه ما باشید.
پیل سوختی چیست؟
منظور از پیل های سوختی با سلول های سوختی نوعی وسیله است که این قابلیت را دارد انرژی پتانسیل شیمیایی را تبدیل به انرژی الکتریکی کند.
انرژی که پیل سوختی آن را تبدیل می کند در واقع درون پیوند های مولکولیش ذخیره شده است.
دلیل استفاده از پیل سوختی در این است که با روی کار آمدن آن ها می توان انرژِی لازم را تولید کرد و در کنارش آلودگی های صوتی و زیست محیطی ایجاد نکرد.
از معروف ترین پیل های سوختی موجود می توان به پیل سوختی هیدروژنی اشاره کرد؛ در ساختار این پیل از هیدروژن و گاز اکسیژن برای سوخت استفاده شده است.
روند کار و تولید انرژی در این پیل به این صورت است که سلول های سوختی موجود برای ایجاد انرژی از واکنش هایی که بین اکسیژن و هیدروژن صورت می گیرد استفاده می کند و به کمک این واکنش ها برق و گرما تولید می شود.
نکته ای که وجود دارد این است که به دلیل این که در این سلول ها اکسید کننده و سوخت به صورت مستقیم با هم ترکیب می شوند در نتیجه انرژی الکتریکی تولید شده دارای بازدهی بیشتری می باشد.
علاوه بر این موضوع با تبدیل انرژی شیمیایی به حرارت و سپس انرژی مکانیکی و در آخر تولید برق باعث می شود هیچ گونه انرژِی ای اتلاف نشود و میزان اتلاف به حداقل برسد.
انواع پیل های سوختی
برای دسته بندی پیل های سوختی به نوع الکترولیت موجود در نگاه آن ها نگاه می کنند و مناسب با آن تقسیم بندی انجام می شود.
با توجه به تقسیم بندی انجام شده این عوامل مشخص می شود:
مقدار سوخت مورد نیاز، چه نوع کاتالیز احتیاج است، محدود دمایی که سلول برای فعالیت به آن احتیاج دارد و مشخص شدن نوع واکنش های الکترو شیمیایی درون سلول
تا کنون مدل های مختلفی از سلول های سوختی تولید شده است که هر کدام دارای مزایا و معایبی مخصوص خود هستند.
بیشتری مدل های پیل های سوختی که استفاده می شود مدل های زیر است.
- پیل سوختی سرامیکی
- پیل های قلیایی
- پیل اکسید جامع
- پیل سوختی اسید فیریمیک
- پیل سوختی میکروبی
- پیل سوختی کربنات مذاب
- پیل سوختی الکترو پلیمیر
- پیل سوختی هوا-روی
نحوه کارکرد پیل های سوختی چگونه است؟
در تمامی پیل های ساختی دو بخش از الکترود به نام های آند و کاتد وجود دارد و در حقیقت تمام واکنش هایی که در پیل ها صورت کمی گیرد در این بخش صورت می گیرد.
جدا از این دو در تمامی پیل ها بخش های دیگری به نام الکترولیت و کاتالیزور وجود دارد. در الکترولیت ها ذرات دارای بار الکتریکی را حمل می کنند و به کمک کاتالیزور ها سرعت واکنش در الکترود افزایش پیدا می کند.
الکترولید ها باید تنها به یون های مناسب که بین آند و کاند وجود دارد اجازه عبور بدهند زیرا در صورتی که الکترود های دیگر عبور کنند ملکرد واکنش های شیمیایی مختل می شود.
جهت تولید انرژی لازم اتم های هیدروژن موجود به قسما آند ها وارد می شود و یک واکنش شیمایی از خود آزاد می کندد.
در این جا عملکرد اتم های هیدروژن آعاز می شود و بار الکترکی خود را مثبت می کنند، پس از آن الکترون هایی که دار بار منفی هستند جریان انرژی موجود را از طریق سیم های که دارند انتقال می دهند.
اکسیژن موجود به در قسمت کاتد وارد می شود و با سایر اجزا موجود ترکیب می شد، در نتیجه این عملیات انرژی الکتریسته مورد نیاز تامین می شود.
مزایا پیل های سوختی چیست؟
ارائه روش موثر برای ذخیره انرژی
از پیل های سوختی به عنوان یک منبع انرژی برای موارد های خاص و بحرانی استفاده می شود، به طور مثال ژنراتور ها را در نظر بگیرید، آن ها برای روشن ماندن به یک انرژی طولانی مدت احتیاج دارند که دارای تلفات بسیار کمی باشد که پیل های سوختی بهترین گزینه می باشند.
داشتن سطح بالا از بهره وری انرژی
پیل های سوختی به دلیل این که در زمان کارکرد این امکان را دارند که تا پیش از 80 درصد انرژی بهره وری کنند بنابراین گزینه مناسبی برای سیستم های گرمایشی و نیروگاهی هستند.
کم بودن میزان انتشار گاز های گلخانه ای
از بهترین مزایا موجو در پیل ها می توان به این موضوع اشاره کرد که در آن ها در زمان سوخت هیدروژن تنها بخار آب و هوای گرم آزاد می شود، بنابراین بهترین گزینه برای محیط زیست می باشند.
داشتن رتبه مناسب برای سوخت وسیل نقلیه
وسایل نقلیه که از این پیل ها اسنفاده کند این قابلیت را دارد که با انرژی خود 1200مایل را طی کند و آسیبی به محیط زیست نیز وارد نکند.
ایمن بودن در شرایط مختلف
اگر بخواهیم آن ها را با سایر منابع انرژی مقایسه کنیم متوجه می شویم که پیل های سوختی خطرات بسیار کم تری برای افراد دارند.
معایب پیل های سوختی چه می باشد؟
پیل های سوختی نیز مانند تمامی منابع در کنار مزایایی که دارند معایبی هم به دنبال دارند که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم.
- ناشناخته بودن پیل ها سوختی و بلد نبودن تفاوت پیل با باتری در سطح جهان
- به دلیل این که هنور بسیاری از کارخانه ها این نوع پیل را تولید نمی کنند در نتیجه تولید آن ها محدود است و هر چه که موجود می باشد بسیار گران است.
- به دلیل این که در ساختار پیل های سوختی از موادی مثل کاتالیزر استفاده می شود هزینه آن بالا است.
- در صرتی که به صورت پیوسته در مدت زمان بالا از این پین ها استفاد شود این احتمال به وجود می آید که گرما سبب ناسازگاری عناصر و کم شدن میزان انرژی شود.
- اگر در زمان ساخت پیل ها از سوخت های ناخالص در ساختار آن استفاده شود موجب می شود که مواد پیل رسوب کنند و یا مسمومیت ایجاد شود.
- همان طور که گفتیم در ساختار پیل سوختی از هیدروژن استفاده می شود پس در نتیجه خطرات بسیاری برای حمل و نقل آن وجود دارد.
- در آخر با توجه به هزنیه بسیار بالایی که تولید پیل سوختی دارد و تجهیزات گران قیمتی که نیاز دارد باعث شده است این فناوری خیلی در دسترس نباشد.
مقاله پیشنهادی: شباهت و تفاوت خازن و باتری
باتری چیست؟
خب همان طور که گفتیم برای بیان تفاوت پیل با باتری لازم است که شما در ابتدا با هر دوی آن ها آشنا شوید و تا این جا مقاله شما را به خوبی با پیل های سوختی آشنا کردیم و هر آنچه که لازم بود بدانید را برای شما بیان کردیم، حال نوبت به آن رسیده است که کمی درباره باتری ها صحبت کنیم.
باتری ها منبعی از انرژی پتانسیل الکتریکی هستند که انرژی شیمیایی خود را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند؛ انرژی پتانسیل موجود در هر دو سر باتری قرار دارد.
در تمامی مدل های باتری دو قطب به نام های آند و کاتد وجود دارد که با نام های مثبت و منفی نیز شناخته می شوند.
ساختار باتری ها به این شکل است که از یک حلال پروتونی و دو میله فلزی به نام الکترود تشکیل شده اند، جنس الکترود با توجه به کارایی باتری مشخص می شود و در مدل های مختلف متفاوت است.
توجه داشته باشید که در صورتی که جنس الکترودهای موجود با یکدیگر یکی باشند سبب می شود واکنشی رخ ندهد و انرژی لازم تولید نخواهد شد.
عملکرد باتری ها چگونه است؟
به صورت کلی عملکرد بیشتر باتری شبیه به هم می باشد، در تمامی آن ها یک یا چند سلول قرار دارد که هر کدام از دو نیم سلول تشکیل شده اند.
باتری ها برای افزایش دادن جریان انرژی خود با یکدیگر موازی می شوند و در صورتی که بخواهند ولتاژ خود را افزایش دهند به صورت سری کنار هم قرار می گیرند.
زمانی که شما باتری را به وسیله مورد نظر خود وصل می کنید یون های منفی موجود از طریق سیم ها وارد دستگاه می شود، پس از آن انرژی لازم را ایجاد می کنند و به سمت یون های مثبت حرکت می کنند و کم کم یون های مثبت موجود خنثی می شوند.
دلیل این که در باتری ها پس از مدتی میزان انرژی کم می شود خنثی شدن یون های مثبت است.
آشنا با انواع باتری ها
باتری ها بر اساس نیازی که دارند به مدل های گسترده بسیاری تقسیم می شوند.
- باتری های قلمی و نیم قلمی که در تمامی خانه ها پیدا می شود و قیمت بسیار ارزانی دارند.
- باتری های سکه ای که معمولا برای ساعت ها استفاده می شوند.
- باتری هایی که برای وسایل حفاطتی و روشنایی استفاده می شود که دارای طول عمر بالایی هستند.
- باتری های خورشیدی که بسیار گران هستند و تنها در تخصص های خاص از آن ها استفاده می شود.
- باتری یو پی اس، لبتاپ و موبایل ها که باید دارای عملکرد مناسبی باشند.
- و در آخر باتری ماشین ها و موتور سیکلت ها که باید توانایی این را داشته باشند مقدار بسیاری از انرژی را در مدت زمان کوتاه فراهم کنند.
مزایا استفاده از باتری ها در چیست؟
دارای ظرفیت انرژی خاص
ظرفیت انرژی در باتری ها در مقایسه با موتور های حرارتی بسیار مناسب تر است.
توان پهنای باند
به دلیل این که پهنای باند در باتری بسیار زیاد است این توانایی را دارند که بار های کوچک و بزرگ را به صورت کامل کنترل کنند.
زمان پاسخ گویی
از دیگر مزایا باطری ها در این است که در مدت زمان کوتاه قادر به تولید انرژی هستند.
محیط زیست
اگر بخواهیم تفاوت پیل با باتری را در این مورد بررسی کنیم باید بگوییم که با این که باتری ها گرمای زیادی از خود تولید نمی کنند و خیلی ضرر ندارند اما پیل های سوختی در این مورد بسیار بهتر هستند
نحوه نصب
آخرین مزایا باتری ها مربوط به نصب بسیار آسان ها آن ها می باشد، بیشتر مدل های باتری این امکان را دارند که شما به راحتی بتوانید آن ها در هر دستگاهی که می خواهید نصب نمایید.
معایب باتری ها
اگر بخواهیم در مورد معایب باتری ها صحبت کنیم تنها می توان به سه مورد زیر اشاره کرد.
- زمان شارژ برخی از باتری ها نسبتا طولانی می باشد و در صورتی که تخلیه کامل شده باند 24 ساعت زمان لازم است تا دوباره آن ها شارژ شوند.
- ظرفیت ذخیره انرژی در باتری ها کم است.
- هزینه کارکرد و وزن زیاد باطری ها باعث شده است تا استفاده از آن ها برای وسایل نقلیه بزرگ خیلی راه حل مطمئنی نباشد.
تفاوت پیل با باتری در چست؟
پس از مطالعه مطالب بالا نوبت به آن رسیده است که به بررسی تفاوت پیل با باتری بپردازیم؛ اگر بخواهیم از نظر تولید انرژی الکتریکی آن ها را بررسی کنیم باید بگوییم عملکرد هر دوی آن ها مشابه یکدیگر است و هر دو به کمک واکنش های شیمیایی نیرو لازم را به دست می آورند.
اما در باتری ها واکنش های شیمیایی موجود در باتری ذخیره می شود و در حین عملیات واکنش ها مورد استفاده قرار می گیرد و در صورتی که باتری قایل شارژ باشد این عملیات مجدد انجام می شود و در صورتی که قابل شارژ نباشد دور انداخته می شود.
اما در پیل های سوختی واکنشگر ها یا به عبارتی همان سوخت ها در خارج از پیل ذخیره می شود، با توجه به این موضوع تولید انرژی الکتریسیته تا زمان هایی که سوخت مورد نیاز تامین شود ادامه دارد.
برای درک بیشتر این موضوع یک خودرو را در نظر بگیرید، در صورتی که آن از باتری استفاده نماید در صورتی تمام شدن باتری لازم است که دوباره شارژ شود، اما اگر همان خودرو از پیل ها استفاده نماید پس از تمام شدن انرژی به شارژ مجدد احتیاجی ندارد و باید سوختگیری شود.
امیدواریم که این مقاله برای شما مفید بوده باشد و توانسته باشیم شما را به خوبی با تفاوت پیل با باتری آشنا نماییم.
