مستوحاة من الضفادع، ولدت بطارية التيار الكهربائي، القصة المثيرة للاهتمام وراء اختراع التيار الكهربائي

اليوم، نحن بحاجة إلى استخدام مجموعة متنوعة من البطاريات في حياتنا، بدءا من سيارات الطاقة الجديدة، مثل تيسلا وبايد.المنتجات الإلكترونية المحمولة التي نستخدمها، وما إلى ذلك، لا يمكن فصلها عن اختراع البطاريات.

بعضها يمكن التخلص منه، مثل بطاريات AAA. وهناك أيضا بطاريات ليثيوم أيون، نيكل كرومية قابلة لإعادة الشحن والتي يمكن تفريغها عدة مرات.

١٧٤٨ - ابتكر بنيامين فرانكلين مصطلح "البطارية" لوصف ورقة زجاجية كهربائية.

لويجي غالفاني كان طبيباً وفيزيائياً وعلماً بيولوجياً إيطالياً. في عام 1780، كان غالفاني يسلخ ضفدع على طاولة.هو وزوجته كانوا يجربون الكهرباء الثابتة عن طريق فرك جلد الضفدعلمس مساعد غالفاني العصب العضلي للضفدع بمقص معدني مشحونكانت هذه إحدى أولى محاولات البحث في الكهرباء الحيويةواكتشف الكهرباء الحيوانية واعتبر رائدة في مجال الكهرومغناطيسية الحيوية

صديق لـ (غالفاني) ، الفيزيائي (أليساندرو فولتا) المعروف بـ (فولتا) اختلف مع نظرية (غالفاني) للتأثيرات الكهربائية الحيويةيجادل بأن الانقباضات تعتمد على الأسلاك المعدنية المستخدمة لربط الأعصاب والعضلاتفولتا يعتقد أن الكهرباء الحيوانية هي نوع من الكهرباء المعدنية، الناجمة عن التفاعل بين المعادن المشاركة في التجربة.

ولد اليساندرو فولتا في كومو، إيطاليا عام 1745، في سن 29، أصبح أستاذ في الفيزياء في كومو المدرسة الملكية،لقد درس وتجربة الكهرباء الهوائية عن طريق إشعال الشرارات الكهربائيةفي سن 34 أصبح أستاذ في الفيزياء في جامعة بافيا.

بدأ في إثبات أن الكهرباء لا تأتي من الأنسجة الحيوانية، ولكن تم إنتاجها من خلال اتصال معادن مختلفة، النحاس والحديد، في بيئة رطبة.كلا العلماء كانوا على حق.

اختبر فولتا هذه الفرضية من خلال التجارب، وفي عام 1800، اخترع فولتا البطارية الحقيقية، والتي أطلق عليها فيما بعد كومة فولتا.تتكون كومة الفولتايك من أزواج من أقراص النحاس والزنك مكدسة فوق بعضها البعض، منفصلة بواسطة طبقة من القماش أو الورق المقوى غارقة في المياه المالحة (أي الكهربائيات). على عكس جرة ليدن ، تنتج كومة التيار الكهربائي طاقة ثابتة وتيار ثابت ،وتفقد شحنة قليلة عندما تترك لفترات طويلة من الزمن عندما لا تستخدم، على الرغم من أن نماذجه الأولى لم تتمكن من إنتاج جهد قوي بما فيه الكفاية لتوليد شرارة. قام بتجربة مع معادن مختلفة ووجد أن الزنك والفضة يعملان بشكل أفضل.ولتا صاغ مصطلح "التيار" للإشارة إلى التيار المستمر المنتج عن طريق العمل الكيميائي.

مشكلة أخرى مع البطاريات الفولتايك هي عمر البطارية القصير (حتى ساعة) ، والتي تسببها ظاهرتان. الأولى هي أن التيار الناتج يفرز محلول الكهربائي،مما يتسبب في تشكيل فيلم من فقاعات الهيدروجين على النحاس، وبالتالي زيادة باستمرار المقاومة الداخلية للبطارية (هذا التأثير ، يسمى الاستقطاب ، يتم مواجهته في البطاريات الحديثة من خلال تدابير إضافية).والآخر هو ظاهرة تسمى التوطينحيث تتشكل دوائر قصيرة صغيرة حول الشوائب في الزنك، مما يتسبب في تدهور الزنك. تم حل هذه المشكلة الأخيرة في عام 1835 من قبل المخترع البريطاني ويليام ستيرجن، الذي وجد أن الزنك المدمج،والتي تم معالجة سطحها ببعض الزئبق، لن تتأثر بالعمل المحلي.

على الرغم من عيوبها، توفّر البطاريات الفولتايكية تيارًا أكثر استقراراً من جرارات لايدن وتمكنت من العديد من التجارب والاكتشافات الجديدة. كما وضعت الأساس لتكنولوجيا البطاريات الحديثة.

أستاذ كيمياء إنجليزي يدعى جون فريدريك دانيال، الذي وجد حل لمشكلة فقاعات الهيدروجين في كومة فولتية، اخترع بطارية دانيال في عام 1836،التي تتكون من خلية مليئة بمحلول كبريتات النحاس. يتكون من وعاء نحاسي يتم فيه غمر وعاء من الفخار غير المزخرف مليء بحمض الكبريتيك وقطب الالكترود الزنك.الذي يسمح بمرور الأيونات ولكن يمنع المحلول من الخلط.

كانت بطارية دانيال تحسناً كبيراً على بطارية الفولتايك وأصبحت بطارية عملية. إنها توفر تيارًا أطول وأكثر موثوقية من البطاريات الفولتايكية.كما أنه أكثر أماناً وأقل تآكلًا، ويعمل على حوالي 1.1 فولت. سرعان ما أصبح معيار الصناعة لاستخدام البطارية ، وخاصة في شبكة التلغراف.

في عام 1859، قام المخترع الفرنسي غاستون بلانت بتطوير بطارية رصاص حمض قابلة لإعادة الشحن. يتم استخدام هذا النوع من البطاريات حاليًا بشكل رئيسي في السيارات كبطاريات بدء تشغيل.