من هو مخترع البطارية الكهربائية ؟
تعتمد أغلب الاجهزة والمعدات على البطاريات، مثل ساعة الحائط أو اليد، والريموت كونترول، والهواتف المحمولة، وتتعدد انواع هذه البطاريات، وفي هذا الموضوع سوف نتعرف على البطارية الكهربائية وانواعها، ومبدأ عملها، كما سوف نتحدث عن حياة مخترع البطارية الكهربائية وأبرز انجازاته.
البطارية الكهربائية
تعتمد الكثير من الاجهزة على البطارية الكهربائية، وتوجد بأشكال واحجام مختلفة، فهناك بطارية كهربائية صغيرة، مثل التي يتم استخدامها في ساعة اليدين، وهناك بطارية كهربائية بالحجم المتوسط، مثل التي يتم استخدامها في المصباح الكهربائي وساعة الحائط.
وهناك بطارية كهربائية بالحجم الكبير، مثل التي يتم استخدامها في السيارة أو القارب أو مُولّد الكهرباء، وتشترك جميع الاحجام في ميزة واحدة وهي تحويل طاقة الكيمياء لطاقة كهرباء بسبب حدوث التفاعلات المرتبطة بالتأكسد وبالاختزال في خليّة الكهرباء بتلقائية.
شاهد أيضًا: بحث عن الطاقة الشمسية ومصادرها
مخترع البطارية الكهربائية
قام إليساندرو فولتا ” إيطالي الجنسية ” باختراع البطارية الكهربائية عام 1799 ميلاديًا، وتتمثل مكونات هذه البطارية التي قام باختراعها من القرص النحاسي والقرص الخارصيني ويتخللهما القطعة القماشية المتشبعة بالمحلول الملحي مثل الإلكتروليت، وكانت تتسم بقوة دافعة منخفضة.
وعمل المخترع الايطالي على تركيم مجموعة خلايا للحصول على القوة الكبيرة من الدافعة الكهربائية، وهي المعروفة باسم عمود فولتا.
كيف تعمل البطارية الكهربائية؟
تعمل الخلية الكهربائية على انتاج الطاقة الكهربائية، والتي تتكون من قطبين أحدهما سالب والاخر موجب، بالإضافة للكهرل المعروف بالإلكتروليت وهو الموجود بين طرفي البطارية، والكهرل هو من احدى المواد الكيميائية أو خليط من المواد الكيميائية على هيئة سائل أو معجون موصل للطاقة الكهربائية.
ينتج عن حدوث تفاعلات كيميائية بالخلية الكهربائية أن تمر إلكترونات قطب البطارية السالب بواسطة الأداة المُشغلة للقطب الموجب، تُستخدم البطارية كإحدى مصادر الكهرباء بواسطة توصيل الأداء المستهلكة بقطب البطارية الموجب والسالب.
البطارية الجافة
يوجد نقاط اختلاف بين البطارية الجافة والسائلة من حيث وسائل ومواد تصنيع قطبي البطارية الموجب والسالب، ولكن تتشابه فيما بينهم في طريقة الاستخدام.
كما تختلف في المادة الخاصة بالكهرل؛ فهناك بطارية جافة من البطاريات الشهيرة للغاية والمعروفة باسم خليّة لاكلانشيه نسبة لمخترعها، أو البطارية المُصنعة من الزنك.
ويتم تصنيع هذا النوع من البطاريات من القضيب الكربوني الذي يمثل القطب الموجب، وغلافها من الخارصين أو ما يُعرف بالزنك الذي يمثل القطب السالب، والمعجون المكون من كلوريد الأمونيوم الذي يتخللها الإلكتروليت.
مع وجود الفاصل المُصنع من الاغشية الرقيقة بين قطبي البطارية السالب والموجب، ومن خارج الخلية يتم تغليفها من الطبقة العازلة للحفاظ عليها من درجة حرارة الجو، وتبلغ قوة تدفق الكهرباء الصادرة من هذا النوع من البطاريات مقدار 1.5 فولت.
واستبدلت دول عديدة بنهاية السبعينات البطارية اللاكلانشيه بإحدى البطاريات الاخرى التي تتسم بدوام تشغيلها لفترة أطول، وأداءها المتميز خصوصًا عندما تعمل في درجة حرارة الجو العالية.
وهذه البطارية القلوية “منجنيز”؛ والتي قام لويس أوري صاحب الجنسية الامريكية باختراعها، وبالجدير ذكره أنها من أكثر البطاريات انتشارًا حاليًا.
وتصنع الدولة الامريكية البطارية القلوية “منجنيز” بنسبة 80% من اجمالي تصنيع البطاريات الأولية، حيث انها تتميز باحتفاظها للسائل الموجود بداخلها عندما تنفذ وتنتهي صلاحية عملها.
فضلًا عن كونها تعمل لفترة زمنية طويلة منذ بدأ استخدامها بالمقارنة بالبطاريات الاخرى، ولكن يعيبها فقط تكلفتها العالية.
تتكون البطاريات القلوية ” منجنيز” من قطبين اساسيين، القطب الأول ” السالب” يتم تصنيعه من الخارصين (الزنك)، والقطب الثاني ” السالب” يتم تصنيعه من (ثاني اكسيد المنجنيز)، ويتخلل القطبين الكهارل القلوية المُصنعة من هيدروكسيد البوتاسيوم ولهذا تم تسميتها بالبطاريات القلوية.
البطاريات الأولية والبطاريات الثانوية
البطاريات الأولية هي المعروفة ببطارية الزنك (كربون)، وهي من البطاريات القلوية التي لا يتم شحنها مرة أخرى بعد فراغها (أي أن الطاقة الخاصة بالتفاعل الكيميائي تعمل على انتاج طاقة كهرباء بشكل متكافئ لتبدأ في النفاذ).
ولا تقبل الشحن من جديد مثل بطاريات الهاتف المحمول، فيتم استخدامها مرة واحدة فقط ثم يتم تبديلها بأخرى جديدة.
أما البطارية الثانوية فهي تُستخدم مرات عديدة بعد فراغها عن طريق اعادة الشحن، وهي أيضًا يتم استبدلها ولكن بعد تناقص كفاءتها وأداءها مع استخدمها وشحنها مرات متتاليها.
وخلال تفريغها تبدأ موادها الكيميائية في التفاعل حتى تنتج طاقة الكهرباء، ومن الممكن البدء في شحنها بتوصيلها بمصدر الكهرباء الخارجي المناسب ليعكس تفاعلاتها التي حدثت بها.
من أمثلة البطارية الثانوية بطاريات النيكل ” كادموم”، وبطارية الليثيوم ” أيون”، والتي تُستخدم في الجوال، والسيارة، والأجهزة الحديثة كالحواسيب المحمولة والكاميرات الرقمية.
شاهد أيضًا: مكونات المصباح الكهربائي ودورها
حياة مخترع البطارية الكهربائية
ولد العالم الفيزيائي أليساندرو فولتا (مخترع البطارية الكهربائية) عام 1745م في الدولة الإيطالية، وكان يتعلم في احدى المدارس الايطالية المعروفة باسم (مدرسة كومو)، وتعلق بدراسة علم الكيمياء، واستطاع ان يكتشف غاز الميثان، وتمكن من فصله.
ولد مخترع البطارية الكهربائية في 18\2\1745م بمدينة كومو بإيطاليا، وكان منتسبًا لإحدى عائلات النبلاء الغير غنية.
حيث كان أبيه من الشخصيات المبذرة جدًا، والذي رحل عن الحياة وهو في عمر السبع أعوام، وكانت له أخوة بعدد 6 افراد، وبعد وفاة والده ذهب فولتا للإقامة مع عمه للانضمام لخدمة الكنيسة.
ثم تمكن من اختراع البطارية الكهربائية، ذلك الاختراع الذي عمل على ترقيته بالشكل المميز، كما أعجب به نابليون بونابرت الذي دعاه للمعهد الفرنسي ليقوم بعرض جميع الاختراعات التي توصل إليها فيه أمام جميع الاعضاء، واستطاع الحصول على جوائز وأوسمة عديدة.
انجازات أليساندرو فولتا
هناك انجازات عديدة للعالم الفيزيائي ألساندرو فولتا، ومن همها ما يلي:
- تابع مخترع البطارية الكهربائية الابحاث العلمية التي قام بإعدادها عام 1771م، وبعد أن قام بقراءة الابحاث العلمية التي أعدها جوزيف بريستلي عن الطاقة الكهربائية تأكد من أن العديد من الاكتشاف التي تمكن من الوصول إليها قد وصل إليها آخرون من قبل.
- وفي عام 1774م ذهب أليساندرو للتدريس بمدرسة كومو ليُعلم التلاميذ العلوم المختلفة.
- في عام 1775م شرح مخترع البطارية الكهربائية لجوزيف بريستلي برسالة أرسلها له الاختراع الذي تمكن من الوصول إليه، والذي يتمثل في جهاز مصدر للطاقة الكهربائية الساكنة وامكانية نقل الكهرباء للأجسام الاخرى عن طريق هذا الجهاز.
- وكان القصد من هذه الرسالة أن يتأكد منه عن ما إذا كان الاختراع جديدًا ام لا، فأخبره أن العالم جوهان ويلكي قد تمكن من اكتشاف جهاز يُشبهه في عام 1762م، ولكن عمل على تشجيعه ليستمر في تجاربه.
- وفي عام 1776م تمكن أليساندرو من عزل غاز الميثان وفصله، حيث اكتشف أنه إذا كان موجودًا في أحد العبوات المغلقة ومخلوطًا بالأهوية الجوية فإنه قد ينفجر في حالة قربه من احدى الشرارات الكهربائية.
- قدم أليساندرو اقتراحًا بأن الأدوات التي يتم استخدمه في بعث شرارة الكهرباء في تفجير غاز الميثان يمكن الاستعانة بها في إرسال هذه الشرارات عبر المدن بالأسلاك.
- وبعد ذلك قام باستخدامها في الجهاز الصغير الخاص به (يوديومتر)، والذي يعمل على قياس نسبة الأوكسجين المئوية في تحديد هل هو مناسب للتنفس أم لا.
- وفي عام 1778م تم تعيين فولتا كرئيسًا للقسم الفيزيائي التجريبي بجامعة بافيا، واستطاع الاستمرار في هذا المنصب مدة أربعين عام.
- وكتب عام 1782م عن مكثفاته التي قام بصناعتها، وعن مساهمتها في دراسة ظواهر الكهرباء المختلفة، وفي اختراع الإلكترو سكوب العالي حساسيته المسئول عن التقاط وقياس الشحنة الكهربائية.
شاهد أيضًا: وحدة قياس قوة التيار الكهربائي ؟
وفي نهاية الموضوع وبعد أن تعرفنا على البطارية الكهربائية وانواعها المختلفة، وتعرفنا على أليساندرو فولتا الذي تمكن من اختراع البطارية الكهربائية، عليكم فقط مشاركة هذا الموضوع في جميع وسائل التواصل الاجتماعي.