البطارية حقائق و أسرار

البطارية أو المُدَّخِرة الكهربائية هي جهاز يتكون من خلية كهروكيميائية واحدة أو أكثر مع توصيلات خارجية   لتشغيل الأجهزة الكهربائية مثل المصابيح الكهربائية والهواتف المحمولة والسيارات الكهربائية. عندما تقوم البطارية بتزويد الطاقة الكهربائية، يكون طرفها الموجب هو الكاثود والطرف السالب هو الأنود.  الطرف المحدد بالسالب هو مصدر الإلكترونات التي ستتدفق عبر دائرة كهربائية خارجية إلى الطرف الموجب. عندما يتم توصيل بطارية بحمل كهربائي خارجي، فإن تفاعل الأكسدة والاختزال يحول المواد المتفاعلة عالية الطاقة إلى منتجات منخفضة الطاقة، ويتم توصيل فرق الطاقة الحرة إلى الدائرة الخارجية كطاقة كهربائية.  تاريخيًا، يشير مصطلح «البطارية» تحديدًا إلى جهاز مكون من عدة خلايا، ولكن تطور الاستخدام ليشمل أجهزة مكونة من خلية واحدة.

يعود استخدام مصطلح «البطارية» لوصف مجموعة من الأجهزة الكهربائية إلى بنجامين فرانكلين، الذي وصف في عام 1748 عدة جرار ليدن على غرار بطارية المدفع   (استعار بنجامين فرانكلين مصطلح «البطارية» من الجيش، والذي يشير إلى للأسلحة تعمل معا  ).

قام الفيزيائي الإيطالي أليساندرو فولتا ببناء ووصف أول بطارية كهروكيميائية، الكومة الفولتية، في عام 1800.  كانت هذه كومة من ألواح النحاس والزنك، مفصولة بأقراص ورقية مبللة بمحلول ملحي، والتي يمكن أن تنتج تيارًا ثابتًا لفترة طويلة من الزمن. لم يفهم فولتا أن الجهد كان بسبب تفاعلات كيميائية. كان يعتقد أن خلاياه كانت مصدرًا لا ينضب للطاقة،   وأن آثار التآكل المرتبطة بها في الأقطاب الكهربائية كانت مجرد إزعاج، وليست نتيجة حتمية لعملها، كما أوضح مايكل فاراداي في عام 1834.

نشر ألساندرو فولتا (1745-1827م) التفاصيل الخاصة بأول بطارية كهربائية في التاريخ. وقد كانت البطارية الكهربائية التي اخترعها فولتا تنتج الكهرباء عن طريق التفاعل الكيميائي بين بعض المحاليل المعينة والأقطاب الكهربائية المعدنية (الإلكترودات).  جدير بالذكر أن بعض العلماء الآخرين، مثل جون فردريك دانييل (1790 - 1845م) قد طور تصمیم فولتا عن طريق استخدام مواد مختلفة في الأقطاب الكهربائية. كما أن البطاريات الكهربائية المستخدمة اليوم تتبع التصميم الأساسي نفسه ولكن مع استخدام مواد حديثة.

كانت البطارية الكهربائية التي اخترعها فولتا تتكون من أقراص من الزنك والفضة أو النحاس يتم الفصل بينهما عن طريق فواصل مبتلة بحمض مخفف أو محلول ملحي كانت الكهرباء تتدفق خلال سلك يربط بين القرصين العلوي والسفلى. الجدير بالذكر هنا أن الفولت، وهو وحدة كهربائية. تمت تسميته على اسم ألساندرو فولتا.

على الرغم من أن البطاريات المبكرة كانت ذات قيمة كبيرة للأغراض التجريبية، إلا أن الفولتية في الواقع كانت متذبذبة ولم تستطع توفير تيار كبير لفترة مستدامة. كانت خلية دانييل، التي اخترعها الكيميائي البريطاني جون فريدريك دانييل في عام 1836، أول مصدر عملي للكهرباء، وأصبحت معيارًا صناعيًا وشهدت اعتمادًا واسع النطاق كمصدر للطاقة لشبكات التلغراف الكهربائية.  وتتكون من وعاء نحاسي مملوء بمحلول كبريتات النحاس، والذي كان مغمورًا فيه وعاء خزفي غير مطلي بحمض الكبريتيك وقطب كهربائي من الزنك.