ساخت نخستین باتری جهان در ایران

ساخت نخستین باتری جهان در ایران

از قرن نوزدهم میلادی تاکنون، «الکساندر ولتا» به عنوان مخترع باتری معرفی شده است، حال آن که یافته‌های باستان شناسی در مناطقی از ایران و عراق نشان داده است که حدود دو هزار سال پیش از «ولتا» (200 سال قبل از میلاد مسیح)، باتری در ایران در دوره اشکانیان ساخته شده است.

به گزارش ایسنا، باتری اشکانیان که با نام‌های «باتری پارتیان» و بعضا «باتری بغداد» در سطح جهان شناخته می‌شود، در سال 1936 توسط «ویلهلم کونیگ» در منطقه «خواجه ربو» در نزدیکی بغداد ـ حوالی شهر باستانی تیسفون ـ کشف شد.

فرضیات ارایه شده در زمینه‌ یافته‌های باستان شناسان همگی بر این مطلب صحه گذاشته‌اند که این مجموعه در راستای کاربردهای الکتروشیمیایی از جمله آبکاری فلزات ساخته شده که کشف ظروف آبکاری شده در حوالی محل کشف این باتری، موئدی بر این مطلب است؛ یافته‌ای که به نوبه خود از یک جهش علمی تاریخی حکایت دارد.

یکی از دانشجویان مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی شریف به تازگی با ساخت مدلی واقعی از پیل اشکانی بر پایه یافته‌های باستان‌‌شناسی و شبیه‌سازی اجزای گوناگون آن، کارآیی این باتری را در تولید جریان الکتریکی به طور عملی تست کرده و به نمایش گذاشته است.

امین طاهری نجف آبادی درباره پیل اشکانی و شواهد تاریخی درباره کاربری آن گفت: باتری کشف شده شامل یک کوزه سفالی تخم‌مرغی شکل به ارتفاع 14، قطر 8 و دهانه 3 / 3 سانتیمتر است که یک میله آهنی به طول 5 / 7 سانتیمتر به صورت عمودی در بخش میانی آن است و نقش قطب منفی باتری (آند) را بر عهده دارد. پیرامون این میله آهنی یک استوانه مسی به طول 8 / 9 و قطر 6 / 2 سانتیمتر قرار گرفته که به کمک قیر در جای خود محکم شده است. در بخش دهانه باتری از قیر برای آب بندی باتری استفاده شده است.

عضو انجمن فن‌آوری‌های بومی ایران خاطرنشان کرد: کشف این اشیا، باستان شناسان را به بررسی فرضیات موجود برای این اشیا برانگیخت که منجر به ارایه فرضیاتی درباره کاربرد این مجموعه جهت تولید جریان الکتریکی (فرضیه منبع نیرو)، آبکاری طلا بر دیگر فلزات (فرضیه آبکاری طلا) و استفاده در درمان امراض با شوک الکتریکی (فرضیه کاربرد پزشکی) شده که همگی مؤید کاربری این مجموعه در مصارف الکتروشیمیایی است.

وی که در تحقیقات خود هر سه فرضیه را بررسی کرده است، درباره فرضیه استفاده از پیل اشکانی به عنوان منبع نیرو گفت: برای بررسی این نظریه، نخست لازم است، عملکرد یک سل گالوانی را بررسی کنیم. آرایش میله‌های آهنی و استوانه مسی تشکیل سل گالوانی را می‌دهد که در آن میله آهنی‌اند و استوانه مسی کاتد است. احتمالا کوزه سفالی تنها برای نگهداری این مجموعه به صورت عمودی بوده است، با اتصال دو الکترود به یکدیگر و پرکردن استوانه مسی با یک الکترولیت مناسب چنین ساختاری قادر به تولید جریان الکتریکی است.

طاهری نجف‌آبادی در پاسخ به این پرسش که پارتیان چگونه میله آهنی و استوانه مسی را به هم وصل کرده و از چه محلول الکترولیتی استفاده می‌کرده‌اند، گفت: آنچنان که توسط باستان شناسان گزارش شده است، میله‌های سیمی شکل برنزی یا آهنی که در نزدیکی محل مورد بررسی یافت شده‌اند، می‌توانسته‌اند نقش اتصال را بازی کنند. درباره الکترولیت احتمالی هم در طول زمان محققان و نظریه‌پردازان گزینه‌های بسیاری را پیشنهاد داده‌اند که محلول‌های مس، سرکه، شراب و آبلیمو در زمره این حدسیات هستند.

با در نظر گرفتن این واقعیت که استیک اسید و سیتریک اسید به خوبی برای آنها شناخته شده بوده است، می‌توان فرض کرد که احتمالا از این محلولها استفاده می‌شده است.

وی در پاسخ به این که چنین باتری با تکنولوژی آن زمان قادر به تولید چه میزان ولتاژ و جریان الکتریکی بوده است، اظهار کرد: ولتاژی که در سل گالوانی ایجاد می‌شود، توسط تفاوت بین پتانسیل‌های نرمال الکترودهای به کار رفته مشخص می‌شود که بنا بر تعریف، مقدار آن برابر است با تفاضل پتانسیل نرمال کاتد و پتانسیل نرمال آند. چون پتانسیل نرمال مس 35/0 ولت و پتانسیل نرمال آهن 44 / 0 ولت است، پس به صورت تئوری ولتاژ باتری اشکانیان مقداری برابر 79/0 ولت است، اما با آزمایش‌های انجام شده به کمک باتری شبیه سازی شده پارت‌ها و استفاده از محلول‌های الکترولیت گوناگون نشان داده شده که چنین باتری‌ای تنها قادر است ولتاژ 5/0 ولت را تولید کند. جریان الکتریکی به دست آمده از این باتری هم در حدود چند میلی آمپر است.

این دانشجوی مبتکر درباره فرضیه آبکاری طلا نیز گفت: به منظور رسوب دهی الکتریکی طلا، آند طلایی و شیء مورد آبکاری بایستی توسط سیمی به پایانه‌های یک منبع جریان متصل شده و در مخزن آبکاری حاوی محلول نمک طلا غوطه‌ور شوند.

این واکنش احیا به پتانسیلی برابر 71 / 1 ولت که به طور چشمگیری زیاد است، نیاز دارد. به همین دلیل از محلولهای کمپلکس طلا استفاده می‌شود که پتانسیل رسوب دهی آنها به مقدار قابل توجهی کمتر از یون طلای منفرد است.

وی خاطرنشان کرد: یون‌های سیانید طلا به خاطر انحلال آسان در آب و احیا در پتانسیل پایین 61 / 0- ولت مناسبترین گزینه است. یون‌های سیانید طلا بر روی کاتد، جایی که قرار است آب طلا داده شود، احیا می‌شوند. آند طلایی یونهای مورد نیاز در محلول الکترولیت را دوباره جانشین می‌کند، با گذر زمان طلا به آهستگی از میله آندی به شی مورد نظر در کاتد منتقل می‌شود.

طاهری نجف‌آبادی در پاسخ به پرسش که با توجه به این که طلا، نجیب‌ترین فلز موجود، تنها در مخلوطی از اسید نیتریک و اسید هیدروکلریک حل می‌شود که نه تنها مخلوط آنها بلکه خود این مواد نیز احتمالا برای اشکانیان شناخته شده نبوده‌اند،

زرگران اشکانی چگونه ترکیب شیمیایی سیانید طلا را می‌ساخته‌اند و آیا از دیگر محلول‌های طلا برای آبکاری استفاده می‌شده است، گفت: از آنجا که احتمالا هیچ حلالی برای طلا در روزگار پارتها وجود نداشته، محققان با فرضیات مختلف سعی در نشان دادن راهی کرده‌اند که از طریق این پارتها سیانید طلا را که برای آبکاری لازم بوده و در طبیعت که از طریق آن پارت‌ها سیانید طلا را که برای آبکاری لازم بوده و در طبیعت هم وجود ندارد، تولید می‌کرده‌اند.

وی خاطرنشان کرد: یکی از این فرضیه‌ها براساس انحلال طلا در هیومیک اسید موجود در آب شور حل است. چنین فرایندی با توجه به وجود باتلاق‌های نزدیک دجله و فرات و با تلاش فراوان در آن زمان ممکن به نظر می‌رسد. راهکار آسانتر و عملی‌تری نیز هست، مبنی بر این که پارت‌ها طلا را در مایع صفرای حیوانات حل کرده و از محصول به دست آمده برای آبکاری استفاده می‌کرده‌اند، یا ممکن است طلا را در میان پوست حیوانات مرده‌ای چون خوک، بز و گاز قرار می‌داده‌اند، به طور طبیعی الیاف پروتئینی پوست حیوان تنین را به صورتی جذب می‌کنند که پوست همچون چرم خشک می‌شود.

طاهری نجف‌آبادی تصریح کرد: در بین مهمترین تنین‌های آلی، می‌توان چوب بلوط و بوته‌های سماق را نام برد. با وجود این، اگر تنین به مقدار کافی موجود نباشد، اسیدهایی تشکیل می‌شوند که قادر به انحلال طلای قرار داده در میان پوست هستند، به کمک چنین «سوپ طلا»یی اشکانیان قادر به انجام آکاری الکتریکی بوده‌اند.

وی با بیان این که محلولهای سیانید طلا به سادگی در هزاران سال پیش تولید می‌شده‌اند، تصریح کرد: دیگر بررسی‌ها نشان داده‌اند که سیانید طلا را می‌توان هنگام شکل دهی طلا به صورت ورق از طریق چکش کاری ورق‌های طلا بین زبانه‌های چرمی تهیه کرد، علاوه بر این، امکان دارد که زرگران اشکانی طلا را از طریق هسته‌های خرد شده میوه‌ها درون مایعات در حال هوا دهی تصفیه می‌کرده‌اند. با چنین تصفیه‌ای یکی از ترکیبات میوه به نام «آمیگدالین» یون‌های سیانید را به صورت هیدرولیتیک جدا می‌کند؛ بنابراین، طلا که با جریان هوا در حال تحرک است، اکسید شده و تولید سیانید طلا می‌کند.

در این ارتباط، فهرستی از محصولات کشاورزی تهیه شده است، که دربردارنده مقادیر قابل توجهی ترکیب سیانید هستند.

طاهری نجف‌آبادی درباره فرضیه کاربرد پزشکی گفت: در تمدن بین‌النهرین پزشکان بسیار ماهری زندگی می‌کردند که گاهی به جادوگری نیز مشغول بوده‌اند. در این دوره، طب عمدتا به تجویز دارو متکی بود و از سوزن برای انتقال دارو به بدن استفاده می‌شده است که یافته شدن سوزن‌های برنزی و آهنی در کنار این باتری‌ها دلیلی بر این مدعاست . شاهد دیگر این که یونانیان و رومیان از ماهی برقی برای بی‌حس کردن و تخفیف درد استفاده می‌کردند.

استفاده از این نوع ماهی برای کاهش درد و به ویژه‌ نقرس پا حدود سال 47 تا 48 میلادی به ثبت رسیده است. نکته اصلی در این مداوا، استفاده از جرقه‌های الکتریکی کوچکی است که این ماهی تولید می‌کند که احتمال استفاده از جریان الکتریکی باتری را برای تخفیف درد عملی‌تر می‌کند.

وی از همکاری شرکت آذرالکترود، عمار میرزایی، احسان وزیری بمی، رسول محمدی نصیری، حسین پاک دل و سینا قاسمی در مراحل گوناگون این طرح تشکر کرد.