جاده «باتری بغداد» تا باتری ایتالیا!

به گزارش مجله خبری نگار، در این روز در سال ۱۷۴۵، آلساندرو ولتا، دانشمند ایتالیایی که فیزیک، شیمی و فیزیولوژی را با هم ترکیب کرد و یکی از چهره‌های کلیدی در تدوین نظریه الکتریسیته بود، متولد شد. نام او در تاریخ جاودانه شده است، زیرا کلمه "ولت" از نام او گرفته شده و به واحد اندازه‌گیری پتانسیل الکتریکی در هر زبان دنیا تبدیل شده است.

آزمایش‌های نوآورانه ولتا بر توسعه اولین سلول گالوانیکی شناخته شده برای بشر متمرکز بود که به عنوان "ستون ولتایی" شناخته شد. این اختراع فقط یک وسیله آزمایشگاهی گذرا نبود، بلکه نمونه اولیه واقعی بود که کل ایده باتری‌های مدرن بر اساس آن بنا شده بود.

در سال ۱۸۰۰، ولتا اولین سلول گالوانیکی جهان را ساخت که به عنوان منبع شیمیایی تولید برق عمل می‌کرد. او آن را «پیل ولتایی» نامید. طراحی او بر اتصال جفت‌های متوالی صفحات روی و مس به صورت سری، که توسط جداکننده‌های مقوایی یا چرمی اشباع شده با محلول قلیایی یا آب نمک از هم جدا شده بودند، متکی بود. به محض تماس این فلزات، یک واکنش شیمیایی منظم رخ می‌داد و یک جریان الکتریکی مستقیم تولید می‌کرد.

این سلول‌های اولیه بدون نقص نبودند؛ آنها از طول عمر کوتاه، تولید جریان ضعیف و اکسیداسیون سریع دیسک‌های روی خود رنج می‌بردند. با این حال، نکته قابل توجه این بود که آنها یک پدیده فیزیکی عجیب را به نمایش می‌گذاشتند: سیم مسی که مدار را تکمیل می‌کرد، گرم می‌شد و می‌درخشید، البته بسیار ضعیف. این اولین نشانه از امکان مهار برق برای روشنایی بود.

یک نقطه عطف مهم در توسعه باتری توسط مهندس فرانسوی، ژرژ لکلینچر، در سال ۱۸۶۶ حاصل شد، زمانی که اولین باتری نمکی کاربردی را اختراع کرد. او از یک صفحه روی به عنوان الکترود مثبت و دی اکسید منگنز و کربن به عنوان الکترود منفی استفاده کرد، در حالی که یک محلول نمکی به عنوان الکترولیت عمل می‌کرد. پیشرفت‌های بیشتر پس از آن ادامه یافت. در سال ۱۸۸۹، کارل گاسنر گچ و مواد شیمیایی محلول در آب را به الکترولیت اضافه کرد و راه را برای دوران باتری‌های پیل خشک هموار کرد، که در اواخر قرن نوزدهم به طور گسترده در چراغ قوه‌های اولیه مورد استفاده قرار گرفت.

نیمه اول قرن بیستم شاهد جهش جدیدی بود، زمانی که ساموئل روبین، الکتروشیمیدان آمریکایی، باتری جیوه‌ای را در سال ۱۹۴۲ اختراع کرد و از اکسید جیوه به عنوان کاتد و هیدروکسید پتاسیم به عنوان الکترولیت استفاده کرد. سپس، لویی فردریک اوری، شیمیدان کانادایی، باتری نمکی را بهبود بخشید و در سال ۱۹۵۹ کشف کرد که استفاده از یک الکترولیت قلیایی با پودر روی، جریان حاصل را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد و بدین ترتیب باتری‌های قلیایی امروزی را به وجود آورد.

در طول دهه‌ها، اختراع ولتا گسترش یافت و تکامل یافت تا اینکه به بخش جدایی‌ناپذیری از زندگی انسان مدرن تبدیل شد. به پاس قدردانی از اهمیت این میراث علمی، روز جهانی باتری در ۱۸ فوریه، سالروز تولد این فیزیکدان برجسته، برای بزرگداشت سهم او تعیین شد.

باتری‌ها امروزه همه جا هستند، از ساعت‌های مچی گرفته تا ماشین‌های برقی بی‌صدا، از گوشی‌های هوشمند امروزی گرفته تا لپ‌تاپ‌ها، ماوس‌ها، کیبورد‌های بی‌سیم، بلندگو‌های قابل حمل، جاروبرقی‌های رباتیک و چراغ‌قوه‌هایی که در تاریکی راه ما را روشن می‌کنند. باتری‌ها به ما این امکان را داده‌اند که بدون نیاز مداوم به اتصال به شبکه برق، از بسیاری از مزایای زندگی مدرن بهره‌مند شویم.

اما این پیشرفت با هزینه زیست‌محیطی بالایی همراه است. تعداد زیادی از باتری‌های استفاده شده در سطل‌های زباله معمولی قرار می‌گیرند و در نهایت به محل‌های دفن زباله راه پیدا می‌کنند، جایی که به آرامی تجزیه می‌شوند و مواد بسیار سمی و مضری مانند سرب، کادمیوم و جیوه را آزاد می‌کنند. تخمین زده می‌شود که یک باتری سلولی خشک AA می‌تواند بین ده تا بیست متر مربع خاک را آلوده کند و آن را برای سال‌های زیادی بی‌حاصل و ناتوان از تولید محصول کند. بنابراین، اغراق نیست اگر یک باتری دور انداخته شده را به عنوان یک بمب ساعتی خطرناک توصیف کنیم. با این حال، می‌توان با انجام اقدامات پیشگیرانه ساده، که مهمترین آنها دفع صحیح باتری‌ها با استفاده از روش‌های ایمن است، از این کابوس زیست‌محیطی جلوگیری کرد.

یکی از کاربردی‌ترین راهکارها، ایجاد نقاط جمع‌آوری و مراکز بازیافت تخصصی و توزیع آنها در مراکز خرید، مؤسسات آموزشی و اماکن عمومی است، به همراه تهیه ظروف کاملاً بسته‌بندی شده که بر اساس نوع باتری‌ها تقسیم‌بندی شده‌اند، که دسته‌بندی و پردازش بعدی آنها را به روش‌های سازگار با محیط زیست تسهیل می‌کند.

در میان این سفر تکنولوژیکی، یک اثر باستانی مرموز خودنمایی می‌کند و هم حیرت و هم تفکر را برمی‌انگیزد: «باتری بغداد» که برخی از محققان معتقدند به دوران باستان، هزاران سال قبل از تولد ولتا، بازمی‌گردد.

این یک کوزه سفالی است که حدود سیزده سانتی‌متر ارتفاع دارد و حاوی یک استوانه مسی است که از آن یک میله آهنی که توسط درپوش‌های آسفالت از مس عایق شده است، عبور می‌کند. وقتی این ظرف با یک مایع اسیدی یا قلیایی مانند سرکه یا شراب پر می‌شود، به یک سلول گالوانیکی ساده تبدیل می‌شود که بار الکتریکی کمی، نه بیش از یک یا دو ولت، تولید می‌کند.

این موضوع گمانه‌زنی‌های گسترده‌ای را در مورد کاربرد احتمالی آن در آبکاری، اعمال شوک‌های الکتریکی خفیف برای تسکین درد یا حتی در آیین‌های مذهبی مرموز برانگیخت. با این حال، بسیاری از کارشناسان شک دارند که این کوزه یک باتری واقعی و پیشامدرن بوده باشد و ترجیح می‌دهند آن را به عنوان یک ظرف معمولی برای نگهداری نسخه‌های خطی یا اشیاء مقدس تفسیر کنند.

هر چقدر هم که به نظر برسد باتری بغداد قادر به کار الکتریکی است، این سوال گیج کننده همچنان باقی است: آیا مردمان باستانی تمدن‌های بین النهرین همان رازی را که دانشمند ایتالیایی ولتا کشف کرد، می‌دانستند یا این فقط یک تصادف صوری است؟ این راز همچنان یکی از اسرار شگفت انگیز پنهان در صفحات تاریخ است.