แบตเตอรี่

ประวัติ แบตเตอรี่ (Battery History)


วันนี้เป็นวันครบรอบวันเกิด 270 ปีของ อเลสซานโดร โวลตา ผู้ที่ถือว่เป็นบิดาแห่งแบตเตอรี่ วันนี้ผมก็เลยจะมาเขียนบทความเกี่ยวกับแบตเตอรี่ให้เพื่อนๆได้อ่านและทราบประวัติของแบตเตอรี่กันครับ

แบตเตอรี่

แบตเตอรี่ถือว่าเป็นส่วนสำคัญอย่างมากในการใช้ชีวิตประจำวันของเราในทุกวันนี้ เพราะการที่เราสำรองไฟฟ้าเอาไว้ในแบบพกพา หรือสามารถสร้างแหล่งพลังงานได้นั้น ทำให้เราสามารถใช้เครื่องใช้งานไฟฟ้าหรืออิเลคโทรนิคในสถานที่ต่างๆได้ อย่างสะดวก เรามาเริ่มทำความรู้จักกับแบตเตอรี่กันก่อนดีกว่าครับ

แบตเตอรี่ หมายถึงอะไร

คำจำกัดความของแบตเตอรี่หากเรียกให้เข้าใจง่ายๆก็คือ ที่เก็บพลังงานไฟฟ้า ที่มีตัวไฟฟ้าเคมี ที่ประกอบไปด้วย เซลล์กัลวานิกหรือเซลล์เชื้อเพลิง โดยแบตเตอรี่จะแบ่งออกเป็นสอง 2 กลุ่มใหญ่ได้ดังต่อไปนี้

แบตเตอรี่ชนิดประจุไฟฟ้าใหม่ไม่ได้ (ใช้แล้วทิ้ง)

แบตเตอรี่ใช้แล้วทิ้งเรียกอีกอย่างว่า เซลล์ปฐมภูมิ ใช้ได้ครั้งเดียว เนื่องจากไฟฟ้าที่ได้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของสารเคมีเมื่อสารเคมีเปลี่ยน แปลงหมดไฟฟ้าก็จะหมดจากแบตเตอรี่ แบตเตอรี่เหล่านี้เหมาะสำหรับใช้ในอุปกรณ์ขนาดเล็กและสามารถเคลื่อนย้ายได้ สะดวก ใช้ไฟน้อยหรือในที่ที่ห่างไกลจากพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ

แบตเตอรี่ชนิดประจุไฟฟ้าใหม่ได้

ในทางตรงกันข้ามแบตเตอรี่ชนิดประจุไฟฟ้าใหม่ได้หรือ เซลล์ทุติยภูมิ สามารถประจุไฟฟ้าใหม่ได้หลังจากไฟหมดเนื่องจากสารเคมีที่ใช้ทำแบตเตอรี่ชนิด นี้สามารถทำให้กลับไปอยู่ในสภาพเดิมได้โดยการประจุไฟฟ้าเข้าไปใหม่ซึ่ง อุปกรณ์ที่ใช้อัดไฟนี้เรียกว่า ชาร์เจอร์ หรือ รีชาร์เจอร์

แบตเตอรี่ชนิดประจุไฟฟ้าใหม่ได้ที่เก่าแก่ที่สุดซึ่งใช้อยู่จนกระทั่ง ปัจจุบันคือ “เซลล์เปียก” หรือแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด (lead-acid battery) แบตเตอรี่ชนิดนี้จะบรรจุในภาชนะที่ไม่ได้ปิดผนึก (unsealed container) ซึ่งแบตเตอรี่จะต้องอยู่ในตำแหน่งตั้งตลอดเวลาและต้องเป็นพื้นที่ที่ระบาย อากาศได้เป็นอย่างดี เพื่อระบายก๊าซ ไฮโดรเจน ที่เกิดจากปฏิกิริยาและแบตเตอรี่ชนิดจะมีน้ำหนักมาก

รูปแบบสามัญของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด คือแบตเตอรี่ รถยนต์ ซึ่งสามารถจะให้พลังงานไฟฟ้าได้ถึงประมาณ 10,000 วัตต์ในช่วงเวลาสั้นๆ และมีกระแสตั้งแต่ 450 ถึง 1100 แอมแปร์ สารละลายอิเล็กโตรไลต์ของแบตเตอรี่คือ กรดซัลฟิวริก ซึ่งสามารถเป็นอันตรายต่อผิวหนังและตาได้ แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดที่มีราคาแพงมากเรียกว่า แบตเตอรี่เจล (หรือ “เจลเซลล์”) ภายในจะบรรจุอิเล็กโตรไลต์ประเภทเซมิ-โซลิด (semi-solid electrolyte) ที่ป้องกันการหกได้ดี และแบตเตอรี่ชนิดอัดไฟใหม่ได้ที่เคลื่อนย้ายได้สะดวกกว่าคือประเภท “เซลล์แห้ง” ที่นิยมใช้กันในโทรศัพท์มือถือและคอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ก เซลล์ของแบตเตอรี่ชนิดนี้คือ

  • นิเกิล-แคดเมียม (NiCd) ,
  • นิเกิลเมตทัลไฮไดรด์ (NiMH) ,
  • ลิเทียม-ไอออน (Li-Ion)

แบตเตอรี่

ประวัติ อเลสซานโดร โวลตา ผู้ให้กำเนิดแบตเตอรี่ที่เราใช้ๆกันอยู่

อเลสซานโดร โวลตา ได้รับทราบข่าวว่ามีการค้นพบไฟฟ้าจากกบของลุยจิ กัลวานี (Luigi Galvani) นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีซึ่งพบโดยบังเอิญขณะสอนวิชากายวิภาคเกี่ยวกับกบ เมื่อกัลวานีใช้คีมแตะไปที่ขากบที่วางอยู่บนจานโลหะ ทันใดนั้นขากบก็กระตุกขึ้นมา สร้างความประหลาดใจให้แก่เขาและนักศึกษาภายในห้องนั้น จากนั้นเขาก็ทำการทดลองแบบเดียวกันนี้ซ้ำอีกหลายครั้ง ซึ่งผลก็ออกมาเหมือนกันทุกครั้ง จากผลการทดลอง กัลวานีจึงสรุปว่ากบมีไฟฟ้าอยู่ทำให้เกิดปฏิกิริยาขึ้น เมื่อใช้คีมแตะตัวกบ เพราะคีมทำจากเหล็กซึ่งเป็นสื่อไฟฟ้า เมื่อโวลตาได้มีโอกาสอ่านหนังสือของกัลวานีทำให้เขาทำการทดลองตามแบบของกัล วานีแต่ทดลองเพิ่มเติมกับสิ่งอื่น เช่น ลิ้น โดยนำเหรียญเงินมาวางไว้บนลิ้น และนำเหรียญทองแดงมาไว้ใต้ลิ้น ปรากฏว่าเขารู้สึกถึงรสเค็มและลิ้นกระตุก จากผลการทดลอง โวลตาพบว่า อันที่จริงแล้วกบไม่ได้มีไฟฟ้า แต่การที่ขากบนั้นเกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีของโลหะที่ถูกเชื่อมโยงด้วยกรด เกลือซึ่งมีอยู่ในสัตว์ รวมถึงกบและมนุษย์ด้วย จากผลการทดลองครั้งนี้ โวลได้ทดลองสร้างกระแสไฟฟ้าขึ้น โดยการใช้ชามอ่าง 2 ใบ จากนั้นก็ใส่น้ำเกลือ และหนังฟอกที่ตัดเป็นชิ้นเล็ก ๆ ลงไป จากนั้นนำแผ่นเงินและสังกะสี ขนาดประมาณเท่าเหรียญเงิน มาประกบกันจำนวน 8 คู่ โดยเริ่มจากแผ่นสังกะสีก่อนแล้วจึงเป็นแผ่นเงิน จากนั้นจึงนำมาวางบนโลหะยาวเพื่อเชื่อมโลหะทั้งหมดเป็นแท่งที่ 1 ส่วนอีกแท่งหนึ่งทำให้ลักษณะเดียวกันแต่ใช้แผ่นเงินวางก่อนแล้วจึงใช้แผ่น สังกะสี จากนั้นนำโลหะทั้ง 2 แท่ง ใส่ลงในชามอ่างทั้ง 2 ใบ ซึ่งวางอยู่ใกล้กันแต่ไม่ติดกัน จากนั้นใช้ลวดต่อระหว่างแท่งโลหะในอ่างทั้ง 2 อ่าง เมื่อทดสอบปรากฏว่ามีกระแสไฟฟ้าอยู่บนเส้นลวดนั้น ในปี ค.ศ. 1788 โวลตาได้นำหลักการเดียวกันนี้มาประดิษฐ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชื่อว่า โวลตาอิคไพล์ (Voltaic Pile) หรือที่รู้จักกันดีในชื่อของ แบตเตอรี่ไฟฟ้า (Battery) ซึ่งถือได้ว่าเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดแรกของโลกที่เกิดจากปฏิกิริยาทาง เคมีโดยแบตเตอรี่ของโวลตาใช้แผ่นทองแดงวางเป็นแผ่นแรก ต่อด้วยกระดาษชุบกรดเหลือ หรือกรดกำมะถัน ต่อจากนั่นใช้แผ่นสังกะสีและกระดาษชุบกรดเกลือ หรือกรดกำมะถัน ซ้อนสลับกันเช่นนี้เรื่อยไปประมาณ 100 แผ่น จนถึงแผ่นสังกะสีเป็นแผ่นสุดท้าย ต่อจากนั้นใช้ลวดเส้นหนึ่ง ปลายข้างหนึ่ง่อกับแผนทองแดงแผ่นแรกส่วนอีกข้างหนึ่งต่อเข้ากับแผ่นสังกะสี แผ่นสุดท้าย ด้วยวิธีการเช่นนี้จะทำให้ลวดเส้นดังกล่าวมีกระแสไฟฟ้าไหลอยู่ตลอด ต่อจากนั้นโวลตาได้ทำการค้นคว้าเกี่ยวกับโวลตาอิค ไพล์ต่อไป จนพบว่ายิ่งใช้แผ่นโลหะมากแผ่นขึ้นเท่าไรก็จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้ามากขึ้นตาม ลำดับและได้นำหลักการดังกล่าวมาสร้างเครื่องโวลตาอิค เซล (Vlotaic Cell) โดยใช้โวลตาอิค ไพล์หลาย ๆ อันมาต่อกันแบบอนุกรมซึ่งการทำแบบนี้จะทำให้ได้กระแสไฟฟ้ามากขึ้น และแรงกว่าที่ได้จากโวลตา อิค ไพล์ และในปีเดียวกัน โวลตาได้ส่งรายงานผลการทดลองของเขาไปยังราชสมาคมแห่งกรุงลอนดอน (Royal Society of London) โดยเขาตั้งชื่อผลงานชิ้นนี้ว่า Philosophical Transaction ซึ่งทางราชสมาคมได้ให้ความสนใจ และเผยแพร่ผลงานของเขาลงในวารสารของทางสมาคมและเมื่อผลงานของเขาได้เผย แพร่ออกไป ทำให้เขามีชื่อเสียงได้รับการยกย่องจากวงการวิทยาศาสตร์ และสาธารณชนเป็นอย่างมาก ผลงานของโวลตาชิ้นนี้ยังทำให้เกิดกระแสการค้นคว้าไฟฟ้าในวงการวิทยาศาสตร์ มากขึ้น ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งก็คือ เขาสามารถล้มล้างทฤษฎีไฟฟ้าในสัตว์ (The Principle of Animal Electricity) ของกัลวานีลงไปได้ แต่กาารค้นพบของกัลวานีก็ยังมีข้อดี คือ ทำให้โวลตาสามารถค้นพบกระแสไฟฟ้าได้เป็นผลสำเร็จ จากผลงานชิ้นนี้ทำให้โวลตาได้รับรางวัลจากสถาบันวิทยาศาสตร์หลายแห่ง ได้แก่ ค.ศ. 1791 เขาได้รับการยกย่องให้เป็นบุคคลสำคัญแห่งปี และได้รับเหรียญคอพเลย์ (Copley Medal) จากราชสมาคมแห่งกรุงลอนดอน ต่อมาในปี ค.ศ. 1802 เขาได้รับเชิญจากพระเจ้านโปเลียนที่ 1 (King Napoleon I) แห่งฝรั่งเศส โวลตาได้นำการทดลองไปแสดงต่อหน้าพระพักตร์ซึ่งทรง ชอบพระทัยเป็นอย่างมาก ทรงมอบเงินจำนวน 6,000 ปรังค์ ให้กับโฑวลตาเป็นรางวัลในครั้งนี้ด้วย นอกจากนี้โวลตายังได้รับรางวัลเหรียญทองจากสถาบันแห่งปารีส (Institute de Paris) หลังจากนั้นโวลตาได้เดินทางกลับประเทศอิตาลี ซึ่งประชาชนให้การต้อนรับเขาเป็นอย่างดี อีกทั้งเขายังได้รับเชิญให้เข่าร่วมเป็นสมาชิกของสภาซีเนต แห่งลอมบาร์ดี้, ได้รับพระราชทานยศท่านเคานท์ (Count) และได้รับเชิญให้ดำรงตำแหน่งคณบดีประจำคณะปรัชญาที่ มหวิทยาลัยปาดัง (Padua University) โวลตาได้ทำการค้นคว้างานด้านไฟฟ้าของเขาอยู่ตลอด และได้พิมพ์เผยแพร่ผลงานลงในวารสารชื่อว่า Sceltad Opuscoliในประเทศอิตาลี ในปี ค.ศ. 1819 โวลตาได้ลาออกจากทุกตำแหน่งหน้าที่ เพราะเขาอายุมากแล้วต้องการจะพักผ่อน โวลตาเสียชีวิตในวันที่ 5 มีนาคม ค.ศ. 1827 ที่เมืองโคโม ประเทศอิตาลี จากการค้นพบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และบุกเบิกงานด้านไฟฟ้าให้มีความเจริญก้าวหน้า มากขึ้น

ที่มา – วิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี 1, 2 รวบรวมโดย modify

About modify 3630 Articles
สามารถนำบทความไปเผยแพร่ได้อย่างอิสระ โดยกล่าวถึงแหล่งที่มา เป็นลิงค์กลับมายังบทความนั้นๆ บทความอาจมีการพิมพ์ตกเรื่องภาษาไปบ้าง ต้องขออภัย พยามจะพิมพ์ผิดให้น้อยที่สุด (ทำเว็บคนเดียวไม่มีคนตรวจทาน) บทความที่สอนเรื่องต่างๆ กรุณาอ่านบทความให้เข้าใจก่อนโพสต์ถาม ติดตรงไหนสามารถถามได้ที่โพสต์นั้นๆ

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.




This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.