استخدام الطاقة الكيميائية لتوليد الكهرباء
2024-07-15 5068

الطاقة الكيميائية هي حجر الزاوية بين الأشكال الستة الأولية للطاقة.يلعب دورًا رئيسيًا في حياتنا اليومية والتقدم التكنولوجي.من خلال فهم وتسخير الطاقة المخزنة داخل الروابط الكيميائية ، يمكننا أداء العمل وقيادة العديد من العمليات.تستكشف هذه المقالة أهمية الطاقة الكيميائية ، وأهميتها التاريخية ، والعملية المعقدة لتحويل التفاعلات الكيميائية إلى الكهرباء ، وتطبيقاتها في الإلكترونيات الحديثة.من خلال فحص مفصل ، سنكشف كيف تحولت الطاقة الكيميائية من الاكتشافات العلمية المبكرة إلى المكونات المثالية في الأجهزة المعاصرة - مع تسليط الضوء على تأثيرها على الكفاءة والسلامة والابتكار التكنولوجي.

فهرس

الشكل 1: الطاقة الكيميائية

تاريخ عملية التفاعل الكيميائي

بدأ توليد الطاقة الكهربائية من خلال التفاعلات الكيميائية في القرن الثامن عشر ، وهو معلم رئيسي في التاريخ العلمي.أدت أبحاث لويجي جالفاني الرائدة ، التي نشرت في عام 1792 ، إلى فهم أعمق للظواهر الكهروضوئية.كشفت تجارب جالفاني مع أرجل الضفدع أن الأنسجة الحيوانية يمكن أن تنتج تيارات كهربائية ، والتي أطلق عليها "الكهرباء الحيوانية".بناءً على نتائج Galvani ، طور Alessandro Volta كومة Voltaic في عام 1800 ، وهي أول بطارية حقيقية.استخدمت كومة Voltaic أقراص بالتناوب من الفضة والزنك ، مفصولة بمواد مسامية غارقة في محلول المياه المالحة ، مما يخلق تيارًا كهربائيًا ثابتًا.حفزت توثيق فولتا الشامل لتجاربه ونتائجه المقدمة إلى الجمعية الملكية في لندن ، بحثًا مكثفًا في طبيعة الكهرباء والتطبيقات المحتملة.

تعريف الطاقة الكيميائية

الطاقة الكيميائية هي واحدة من الأشكال الستة الأولية للطاقة: الكهربائية ، المشع ، الميكانيكي ، الحراري ، والنووي.في حين أن هناك أشكال أخرى مثل الطاقة الكهروكيميائية والصوتية والكهرومغناطيسية ، تجمع بشكل أساسي بين هذه الطاقة الستة.تتيح هذه الترابطات توليد الطاقة بطرق مختلفة.مثالي للقيام بالعمل ، والذي ، من الناحية العلمية ، يعني تطبيق القوة لنقل كائن على مسافة.تطلق الطاقة الكيميائية الطاقة عندما تتفاعل الطاقة الكامنة الكيميائية.على المستوى الجزيئي ، توجد الطاقة الكيميائية في روابط المركبات الكيميائية.أثناء التفاعل ، تتفاعل هذه الجزيئات ، وربما تشكل مواد جديدة وإطلاق الطاقة ، والتي يمكن بعد ذلك التقاطها واستخدامها للعمل.على سبيل المثال ، يمتص الماء المغلي الحرارة في تفاعل داخلي للحرارة ، ويحول السائل إلى بخار.على العكس ، عندما يتكثف البخار مرة أخرى إلى السائل ، فإنه يطلق الحرارة في رد فعل طارد للحرارة.تُظهر هذه الدورة المستمرة من الامتصاص والإفراج دور الطاقة الكيميائية الرئيسية في العمليات المختلفة ، من كل يوم إلى غير عادي.

الشكل 2: رد الفعل الداخلي مقابل رد الفعل الحراري

عند ضرب المباراة ، يولد الاحتكاك حرارة كافية لبدء تفاعل كيميائي في مركبات رأس المباراة.يطلق هذا التفاعل الطاقة مثل الحرارة والضوء ، مما يدل على تحويل الطاقة الكيميائية إلى عمل قابل للاستخدام.في أجسامنا ، تتحول الطاقة الكيميائية من الطعام إلى طاقة حركية للحركة والطاقة الحرارية لصيانة درجة حرارة الجسم.تقوم البطاريات بتخزين الطاقة الكيميائية التي تتحول إلى طاقة كهربائية إلى أجهزة الطاقة.على سبيل المثال ، تحتوي بطارية الهاتف الذكي على مركبات كيميائية تخضع لتفاعل يتم التحكم فيها عند الاستخدام ، وتطلق الطاقة التي تعمل على تشغيل الجهاز.تتضمن هذه العملية عمليات مجهرية لضمان إمدادات طاقة متسقة وموثوقة.يتضمن استخدام الطاقة الكيميائية فهم وإدارة هذه التفاعلات لتحسين الكفاءة والسلامة.في التطبيقات الصناعية ، يلزم التحكم الدقيق في درجة الحرارة والضغط لزيادة إنتاج الطاقة إلى الحد الأدنى مع تقليل المخاطر.في البحث العلمي ، يمكن أن تطور تجربة مركبات كيميائية مختلفة حلول تخزين طاقة أكثر كفاءة ، مثل البطاريات المتقدمة ذات القدرات الأعلى وأوقات الشحن بشكل أسرع.هناك حاجة إلى فهم مفصل ومعالجة لعمليات الطاقة الكيميائية للعديد من التطورات التكنولوجية والتطبيقات اليومية ، مما يعرض التأثير العميق لهذا النموذج الطاقة على عالمنا.

توليد الكهرباء من التفاعلات الكيميائية

الشكل 3: إجراء التفاعلات الكيميائية ينتج الكهرباء

إن كومة Voltaic - مع أقراص الفضة والزنك المتناوبة مفصولة بمواد مسامية غارقة في المياه المالحة ، تجسد المبادئ الرئيسية لتوليد الكهرباء من خلال التفاعلات الكيميائية.تعمل المحطة الفضية كقطب إيجابي ، بينما تعمل محطة الزنك كقطب سلبي.أظهرت تحسينات فولتا في استخدام لوحات النحاس والزنك في محلول الغسول ، كيف يمكن أن تعزز المواد المختلفة الكفاءة.تعمل الخلية الكيميائية ، وهي الوحدة الأساسية لإنتاج الكهرباء ، عن طريق الحفاظ على جهد ثابت تقريبًا من خلال اثنين من الأقطاب المعدنية المنغمس في محلول الحمضي أو القلوي.قد تستخدم الخلية الكيميائية النموذجية أقطاب النحاس والزنك في محلول الغسول.تشكل الخلايا المتعددة بطارية ، والتي تعمل كمصدر جهد مباشر للتيار (DC) ، وتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية.يوضح التكوين - المصانع أو الموازية - الجهد الكلي والإخراج الحالي.في السلسلة ، تضيف الفولتية الفردية للخلايا ، بينما تتجمع التيارات في التوازي ، والحفاظ على جهد ثابت.

يبدأ تشغيل الخلية الكيميائية مع أقطاب غمر من المعادن المختلفة في المنحل بالكهرباء (والتي يمكن أن تكون محلول الحمض أو القلوية أو الملح).إنشاء توازن أيوني في الحل.عندما يتم غمر قطب الزنك في المنحل بالكهرباء ، فإنه يذوب جزئيًا ، مما يؤدي إلى إنتاج أيونات الزنك المشحونة بشكل إيجابي وترك الإلكترونات الحرة على القطب - مما يخلق شحنة سالبة.يجذب قطب النحاس في نفس المحلول أيونات الهيدروجين الإيجابية ، وتحييدها وتشكيل فقاعات غازات الهيدروجين.يولد هذا التفاعل إمكانات كهربائية بين الأقطاب الكهربائية.يعتمد حجم الإمكانات ، حوالي 1.08 فولت لخلية زنك-كوببر ، على المعادن المستخدمة.يتم الحفاظ على هذه الإمكانية عن طريق التفاعلات الكيميائية المستمرة حتى يتم توصيل الحمل ، مما يسمح للإلكترونات بالتدفق من قطب الزنك السلبي إلى القطب النحاسي الموجب.أخيرًا ، توليد تيار كهربائي.

يتطلب بناء وتشغيل هذه الخلية الكيميائية اهتمامًا دقيقًا بالتفاصيل.يجب أن يضمن المشغل نقاء الأقراص المعدنية والأبعاد المناسبة ، وإعداد محلول الإلكتروليت بدقة ، وتجميع المكونات بعناية.هذا هو منع الدوائر القصيرة وزيادة الكفاءة.على سبيل المثال ، عند تجميع كومة فولتيك ، يجب أن تكون المادة المسامية غارقة تمامًا في المياه المالحة للحفاظ على الموصلية المتسقة بين الأقراص.ضمان اتصال آمن للموصلات في كل نهاية مطلوب للإخراج الكهربائي المستقر.تمتد هذه المبادئ إلى مختلف الأجهزة والأنظمة الحديثة.على سبيل المثال ، يتطلب تجميع البطاريات للأجهزة الإلكترونية من الفنيين مواءمة الخلايا بدقة ، والحفاظ على تركيز المنحل بالكهرباء الأمثل ، وتأمين جميع الاتصالات للأداء الموثوق.في الإعدادات الصناعية ، يعد التحكم الدقيق في ظروف درجة الحرارة والضغط أثناء تشغيل الخلايا الكيميائية مثالية لزيادة إنتاج الطاقة وضمان السلامة.يعزز فهم وإدارة هذه التفاصيل التشغيلية الدقيقة من كفاءة وموثوقية عمليات تحويل الطاقة الكيميائية - تسليط الضوء على دورها في تشغيل مجموعة واسعة من التقنيات.

تحويل الطاقة الكيميائية في الإلكترونيات اليومية

الشكل 4: الطاقة الكيميائية تحولت إلى إلكترونيات يومية

يعد تحويل الطاقة الكيميائية إلى الطاقة الكهربائية عبر الخلايا والبطاريات مثالية للإلكترونيات الحديثة.عززت هذه التكنولوجيا ، البارزة منذ أنظمة التلغراف في ثلاثينيات القرن التاسع عشر ، إنتاج البطاريات التجارية ، وحولتها إلى صناعة مربحة.بحلول سبعينيات القرن التاسع عشر ، شهدت أجراس كهربائية تعمل بالبطاريات ، وبحلول عام 1900 ، شهد إنتاج مصباح يدوي أكثر من مليوني بطاريات مصنوعة سنويًا.استمر هذا التقدم التكنولوجي ، حيث أصبحت البطاريات أساسية للعديد من التطبيقات المعاصرة.اليوم ، يتم استخدام البطاريات في العديد من الأجهزة والأنظمة.تتضمن تشغيل البطارية خطوات معقدة ، كل ما يتطلب دقة وفهم.عند بدء تشغيل محرك احتراق داخلي ، توفر بطارية السيارة الطاقة الكهربائية لتشغيل محرك بداية وإشعال المحرك.وهذا يتطلب من البطارية الحفاظ على شحنة مستقرة ، تتحقق من خلال الصيانة المناسبة مثل الفحوصات المنتظمة على مستويات الإلكتروليت واتصالات طرفية آمنة نظيفة لمنع التآكل وضمان نقل الطاقة الفعال.

تستخدم شوكة الشوكة التي تعمل بالبطارية على نطاق واسع حيث تشكل أبخرة عادم محرك البنزين مخاطر صحية.يجب أن يتم شحن هذه البطاريات بشكل روتيني وتفتيشها للارتداء أو الضرر.يتبع الفنيون بروتوكول مفصل: فحص مستويات الجهد ، وفحص تركيز المنحل بالكهرباء ، وضمان عمل معدات الشحن بشكل صحيح.يضمن هذا الاهتمام الدقيق أن تظل شوكي فورك فوركس موثوقة وآمنة.يعد تطوير بطاريات أكثر كفاءة للسيارات الكهربائية (EVS) مجال بحث كبير.تحتاج هذه البطاريات إلى مواد متقدمة وتصنيع دقيق لتحقيق كثافات طاقة أعلى وعمر أطول.يعمل الباحثون والمهندسون على تحسين مواد الكاثود والأنود - تحسين تكوين الإلكتروليت وتعزيز الإدارة الحرارية لمنع ارتفاع درجة الحرارة بالإضافة إلى تمديد عمر البطارية.تعتمد الأجهزة الصوتية المحمولة ، مثل مشغلات الأقراص المضغوطة ، والإلكترونيات الحديثة مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، اعتمادًا كبيرًا على البطاريات.يتضمن استخدام هذه الأجهزة فهم مبادئ إدارة البطارية لزيادة العمر والأداء إلى الحد الأقصى.على سبيل المثال ، يجب على المستخدمين تجنب التصريف العميق ومتابعة دورات الشحن المناسبة للحفاظ على صحة البطارية.يستخدم المصنعون أنظمة إدارة البطاريات (BMS) لمراقبة وإدارة حالة الشحن ودرجة الحرارة وصحة البطارية بشكل عام.

وبالمثل ، فإن قوة البطاريات المطلوبة في ساعات المعصم وأجهزة الكمبيوتر المكتبية - الحفاظ على وظائف الوقت والذاكرة حتى عند إيقاف الطاقة الرئيسية.في ساعات المعصم ، يجب أن تكون البطارية مضغوطة ولكنها قوية بما يكفي لتستمر لسنوات.تتضمن عملية التجميع وضع البطارية الصغيرة في مقصورتها باستخدام أدوات دقيقة ، مما يضمن الاتصال السليم بالدوائر الداخلية دون التسبب في تلف.يمكن لأجهزة الكمبيوتر المحمولة أن تعمل بالكامل على طاقة البطارية ، وتسليط الضوء على الدور الرئيسي لتحويل الطاقة الكيميائية في توفير التنقل.يتضمن تجميع بطاريات الكمبيوتر المحمول ترتيب الخلايا في تكوين مضغوط وفعال.غالبًا ما تتم مراقبة هذه البطاريات بواسطة BMS لموازنة دورات الشحن والتفريغ لمنع الإفراط في الشحن وتمديد عمر البطارية.يجب على المستخدمين اتباع ممارسات الشحن المحددة ، مثل تجنب التصريف الكامل وعدم ترك الكمبيوتر المحمول الموصول بشكل مستمر ، للحفاظ على كفاءة البطارية.يسلط تطور البطاريات وتطبيقها الضوء على التأثير التحويلي لتحويل الطاقة الكيميائية على الإلكترونيات اليومية.من أنظمة التلغراف المبكرة إلى الأجهزة المتطورة اليوم ، فإن تخزين وإصدار الطاقة الكهربائية من خلال التفاعلات الكيميائية يدفع الابتكار ويعزز وظائف عدد لا يحصى من التقنيات.

الآثار البيئية لاستخدام الطاقة الكيميائية للكهرباء

إن استخدام الطاقة الكيميائية لتوليد الكهرباء ، بشكل أساسي من خلال البطاريات وخلايا الوقود ، له آثار بيئية كبيرة ، إيجابية وسلبية.فهم هذه الآثار مطلوب لاتخاذ قرارات مستنيرة حول إنتاج الطاقة والاستخدام.

الآثار البيئية الإيجابية.واحدة من الفوائد الأساسية لاستخدام الطاقة الكيميائية (وخاصة في شكل البطاريات) هو انخفاض انبعاثات غازات الدفيئة مقارنة بالوقود الأحفوري التقليدي.تنتج المركبات الكهربائية (EVs) التي تعمل بها بطاريات الليثيوم أيون انبعاثات صفرية ، مما يقلل بشكل ملحوظ من تلوث الهواء والمساهمة في البيئات الحضرية الأنظف.وبالمثل ، يمكن أنظمة تخزين الطاقة المتجددة التي تستخدم البطاريات الكيميائية تخزين وإرسال الكهرباء الناتجة عن مصادر متجددة مثل الطاقة الشمسية والرياح.تمكين إمدادات الطاقة المتجددة أكثر اتساقًا وموثوقية.

الآثار البيئية السلبية.على الرغم من هذه الفوائد ، هناك العديد من المخاوف البيئية المرتبطة بإنتاج البطاريات الكيميائية واستخدامها والتخلص منها.يمكن أن يؤدي استخراج المواد الخام مثل الليثيوم والكوبالت والنيكل ، وهو مثالي لتصنيع البطاريات ، إلى تدهور بيئي كبير.غالبًا ما تؤدي عمليات التعدين إلى تدمير الموائل وتلوث المياه وزيادة انبعاثات الكربون.علاوة على ذلك ، هذه المواد محدودة ، واستخراجها ليس دائمًا مستدامًا.أيضا ، فإن عملية تصنيع البطاريات نفسها كثيفة الطاقة ويمكن أن تنتج انبعاثات كبيرة ونفايات.تستهلك المصانع التي تنتج بطاريات كميات كبيرة من الطاقة ، وغالبًا ما تكون مستمدة من مصادر غير مجددة ، مما يؤدي إلى ارتفاع البصمة الكربونية.والأكثر من ذلك ، أن عملية الإنتاج تتضمن مواد كيميائية خطرة ، إن لم يتم إدارتها بشكل صحيح ، يمكن أن تؤدي إلى تلوث بيئي.

تحديات التخلص وإعادة التدوير.يمثل التخلص من بطارية نهاية العمر تحديًا بيئيًا مهمًا آخر.تحتوي البطاريات على مواد سامة مثل الرصاص والكادميوم والأحماض.هذه يمكن أن تتسرب في التربة والماء إذا لم يتم التخلص منها بشكل صحيح.يمكن أن يؤدي التخلص غير السليم من البطاريات في مدافن النفايات إلى التلوث البيئي ويشكل مخاطر على صحة الإنسان.تعتبر بطاريات إعادة التدوير خطوة كبيرة في تخفيف هذه الآثار السلبية.ومع ذلك ، فإن عملية إعادة التدوير معقدة ولا تنفذ عالميا.في حين أن إعادة التدوير يمكن أن تسترد مواد قيمة وتقليل الحاجة إلى استخراج المواد الخام الجديدة ، إلا أنها غالبًا ما تكون مكلفة بالإضافة إلى تحدي تقني.تفتقر العديد من المناطق إلى البنية التحتية لإعادة التدوير الكافية ، مما يؤدي إلى انخفاض معدلات إعادة التدوير والضرر البيئي المستمر من التخلص من البطارية غير السليم.

تخفيف الآثار البيئية.الجهود قيد التنفيذ لتخفيف الآثار البيئية لاستخدام الطاقة الكيميائية للكهرباء.تهدف الابتكارات في تكنولوجيا البطارية إلى تقليل الاعتماد على المواد النادرة والسامة ، وزيادة كثافة الطاقة ، وتحسين قابلية إعادة التدوير.على سبيل المثال ، يستكشف الباحثون بدائل مثل بطاريات الحالة الصلبة وبطاريات الكبريت الليثيوم ، والتي تعد بكفاءة أعلى وتأثير بيئي أقل.تعمل الحكومات وقادة الصناعة على تطوير أساليب إعادة التدوير أكثر كفاءة وتنفيذ اللوائح التي تشجع التخلص السليم وإعادة تدوير البطاريات.يمكن أن تلعب حملات التوعية العامة أيضًا دورًا في تثقيف المستهلكين حول أهمية إعادة تدوير البطاريات.

خاتمة

في الختام ، شكل تحويل الطاقة الكيميائية بشكل ملحوظ المشهد التكنولوجي - منذ أيامه الأولى مع جالفاني وفولتا إلى تطبيقاتها الحديثة في الإلكترونيات اليومية.من خلال إتقان مبادئ التفاعلات الكيميائية وإدارة العمليات المعقدة بدقة ، قمنا بتطوير حلول تخزين طاقة موثوقة مثل البطاريات التي تشغل مجموعة واسعة من الأجهزة.تؤكد هذه الرحلة على القوة التحويلية للطاقة الكيميائية في قيادة الابتكار ، وتعزيز الوظائف ، وتلبية متطلبات الطاقة للمجتمع المعاصر.مع استمرار البحث في دفع حدود الكفاءة والقدرة ، يعد مستقبل تحويل الطاقة الكيميائية تقدمًا أكبر.كن مطمئنًا أن شكل الطاقة هذا يظل ملحوظًا للتقدم التكنولوجي والحياة اليومية.

أسئلة وأجوبة (FAQ]

1. كيف تقوم البطاريات بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية؟

البطاريات تحول الطاقة الكيميائية إلى الطاقة الكهربائية من خلال التفاعلات الكهروكيميائية.داخل البطارية ، يوجد قطبان: أنود وكاثود ، مفصولة بالكهرباء.عندما يتم توصيل البطارية بجهاز ، يحدث تفاعل كيميائي بين الأنود والكهارل ، مع إطلاق الإلكترونات.تتدفق هذه الإلكترونات عبر دائرة خارجية إلى الكاثود ، مما يولد تيارًا كهربائيًا يعمل على تشغيل الجهاز.يسهل المنحل بالكهرباء حركة الأيونات داخل البطارية لموازنة تدفق الإلكترونات.تستمر هذه العملية حتى يتم استنفاد المواد المتفاعلة ، وعند هذه النقطة تحتاج البطارية إلى إعادة شحنها أو استبدالها.

2. ما مدى فعالية عملية تحويل الطاقة الكيميائية إلى الطاقة الكهربائية؟

تختلف كفاءة تحويل الطاقة الكيميائية إلى الطاقة الكهربائية في البطاريات ولكن عادة ما تتراوح بين 70 ٪ إلى 90 ٪.هذا يعني أن 70 ٪ إلى 90 ٪ من الطاقة الكيميائية يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية ، بينما يتم فقد الباقي كحرارة.تشمل العوامل التي تؤثر على الكفاءة نوع البطارية والمواد المستخدمة وظروف التشغيل.بطاريات الليثيوم أيون ، على سبيل المثال ، معروفة بكفاءتها العالية وتستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات الاستهلاكية والسيارات الكهربائية.ومع ذلك ، فإن جميع البطاريات تعاني من بعض فقدان الطاقة بسبب المقاومة الداخلية والعوامل الأخرى ، مما يقلل قليلاً من كفاءتها الكلية.

3. ما هو الفرق بين الطاقة الكيميائية في البطاريات وخلايا الوقود؟

تقوم كل من البطاريات وخلايا الوقود بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية ، لكنها تعمل بشكل مختلف.تقوم البطاريات بتخزين الطاقة الكيميائية داخل خلاياها وتفريغها من خلال التفاعلات الداخلية.إنها أنظمة قائمة بذاتها يمكن إعادة شحنها وإعادة استخدامها عدة مرات.من ناحية أخرى ، تقوم خلايا الوقود بتحويل الطاقة الكيميائية باستمرار من مصدر الوقود الخارجي (مثل الهيدروجين) إلى كهرباء.أنها تتطلب إمدادات مستمرة من الوقود والأكسجين للحفاظ على توليد الطاقة.في حين أن البطاريات مناسبة للتطبيقات المحمولة والأصغر حجماً ، غالبًا ما تستخدم خلايا الوقود لتلبية احتياجات الطاقة الكبيرة والمستمرة ، كما هو الحال في المركبات وتوليد الطاقة الثابتة.

4. ما هي قيود استخدام الطاقة الكيميائية كمصدر للطاقة الكهربائية؟

استخدام الطاقة الكيميائية كمصدر للطاقة الكهربائية له عدة قيود.أولاً ، تكون قدرة البطاريات محدودة ، مما يعني أنها بحاجة إلى إعادة شحنها أو استبدالها بمجرد استنفادها.يمكن أن يكون هذا غير مريح للتطبيقات التي تتطلب قوة طويلة الأمد.ثانياً ، يمكن أن يشكل إنتاج البطاريات والتخلص منها تحديات بيئية بسبب استخدام المواد السامة وإمكانية التلوث.بالإضافة إلى ذلك ، فإن البطاريات لها عمر محدود ، وغالبًا ما تتطلب استبدالًا بعد عدد معين من دورات الشحن.حساسية درجة الحرارة هي قضية أخرى ؛يمكن أن تؤثر درجات الحرارة القصوى على أداء البطارية وعمرها.أخيرًا ، بينما يتم إجراء التطورات ، لا تزال كثافة الطاقة وقدرات التخزين للبطاريات تتخلف عن بعض أشكال تخزين الطاقة الأخرى ، مثل الوقود الأحفوري.

5. ما هي المدة التي يمكن للأجهزة التي تعمل بها الطاقة عن طريق الطاقة الكيميائية تستمر قبل الحاجة إلى إعادة الشحن أو الاستبدال؟

تعتمد المدة التي يمكن أن تستمر فيها الأجهزة التي تعمل بالطاقة الكيميائية قبل الحاجة إلى إعادة الشحن أو الاستبدال على عدة عوامل ، بما في ذلك نوع البطارية واستهلاك طاقة الجهاز وقدرة البطارية.على سبيل المثال ، قد يدوم الهاتف الذكي الذي يحتوي على بطارية ليثيوم أيون يومًا كاملاً على شحنة واحدة مع استخدام نموذجي ، في حين أن الساعة الذكية قد تستمر عدة أيام.يمكن للأجهزة الكبيرة ، مثل السيارات الكهربائية ، السفر على بعد مئات الأميال بتهمة واحدة.ومع ذلك ، مع تقدم عمر البطاريات ، تقل قدرتها ، مما يقلل من الوقت بين الشحنات.عادةً ما يكون للبطاريات القابلة لإعادة الشحن عمر من عدة مئات إلى بضعة آلاف من دورات الشحن قبل تدهور أدائها بشكل كبير ، مما يستلزم الاستبدال.