ساخت نخستين باتري جهان در ايران

از قرن نوزدهم ميلادي تاكنون، «الكساندر ولتا» به عنوان مخترع باتري معرفي شده است، حال آن كه يافته‌هاي باستان شناسي در مناطقي از ايران و عراق نشان داده است كه حدود دو هزار سال پیش از «ولتا» (200 سال قبل از ميلاد مسيح)، باتري در ايران در دوره اشكانيان ساخته شده است.

به گزارش ايسنا، باتري اشكانيان كه با نام‌هاي «باتري پارتيان» و بعضا «باتري بغداد» در سطح جهان شناخته مي‌شود، در سال 1936 توسط «ويلهلم كونيگ» در منطقه «خواجه ربو» در نزديكي بغداد ـ حوالي شهر باستاني تيسفون ـ كشف شد.

فرضيات ارايه شده در زمينه‌ يافته‌هاي باستان شناسان همگي بر اين مطلب صحه گذاشته‌اند كه اين مجموعه در راستاي كاربردهاي الكتروشيميايي از جمله آبكاري فلزات ساخته شده كه كشف ظروف آبكاري شده در حوالي محل كشف اين باتري، موئدي بر اين مطلب است؛ يافته‌اي كه به نوبه خود از يك جهش علمي تاريخي حكايت دارد.

يكي از دانشجويان مهندسي شيمي دانشگاه صنعتي شريف به تازگي با ساخت مدلي واقعي از پيل اشكاني بر پایهيافته‌هاي باستان‌‌شناسي و شبيه‌سازي اجزاي گوناگون آن، كارآيي اين باتري را در توليد جريان الكتريكي به طور عملي تست كرده و به نمايش گذاشته است.

امين طاهري نجف آبادي درباره پيل اشكاني و شواهد تاريخي درباره كاربري آن گفت: باتري كشف شده شامل يك كوزه سفالي تخم‌مرغي شكل به ارتفاع 14، قطر 8 و دهانه 3 / 3 سانتيمتر است كه يك ميله آهني به طول 5 / 7 سانتيمتر به صورت عمودي در بخشميانيآن استو نقش قطب منفي باتري (آند) را بر عهده دارد.پیرامون اين ميله آهني يك استوانه مسي به طول 8 / 9 و قطر 6 / 2 سانتيمتر قرار گرفته كه به كمك قير در جاي خود محكم شده است. دربخش دهانه باتري از قير براي آب بندي باتري استفاده شده است.

عضو انجمن فن‌آوري‌هاي بومي ايران خاطرنشان كرد: كشف اين اشيا، باستان شناسان را به بررسي فرضيات موجود براي اين اشيا برانگيخت كه منجر به ارايه فرضياتي درباره كاربرد اين مجموعه جهت توليد جريان الكتريكي (فرضيه منبع نيرو)، آبكاري طلا بر ديگر فلزات (فرضيه آبكاري طلا) و استفاده در درمان امراض با شوك الكتريكي (فرضيه كاربرد پزشكي) شده كه همگي مؤيد كاربري اين مجموعه در مصارف الكتروشيميايي است.

وي كه در تحقيقات خود هر سه فرضيه را بررسي كرده است، درباره فرضيه استفاده از پيل اشكاني به عنوان منبع نيرو گفت:برای بررسي اين نظريه، نخستلازم است، عملكرد يك سل گالواني را بررسي كنيم. آرايش ميله‌هاي آهني و استوانه مسي تشكيل سل گالواني را مي‌دهد كه در آن ميله آهني‌اند و استوانه مسي كاتد است. احتمالا كوزه سفالي تنها برای نگهداري اين مجموعه به صورت عمودي بوده است، با اتصال دو الكترود به يكديگر و پركردن استوانه مسي با يك الكتروليت مناسب چنين ساختاري قادر به توليد جريان الكتريكي است.

طاهري نجف‌آبادي در پاسخ به اين پرسش كه پارتيان چگونه ميله آهني و استوانه مسي را به هم وصل كرده و از چه محلول الكتروليتي استفاده مي‌كرده‌اند، گفت: آنچنان كه توسط باستان شناسان گزارش شده است، ميله‌هاي سيمي شكل برنزي يا آهني كه در نزديكي محل مورد بررسي يافت شده‌اند، مي‌توانسته‌اند نقش اتصال را بازي كنند. درباره الكتروليت احتمالي هم در طول زمان محققان و نظريه‌پردازان گزينه‌هاي بسياري را پيشنهاد داده‌اند كه محلول‌هاي مس، سركه، شراب و آبليمو در زمره اين حدسيات هستند.

با در نظر گرفتن اين واقعيت كه استيك اسيد و سيتريك اسيد به خوبي براي آنها شناخته شده بوده است، مي‌توان فرض كرد كه احتمالا از اين محلولها استفاده مي‌شده است.

وي در پاسخ به اين كه چنين باتري با تكنولوژي آن زمان قادر به توليد چه ميزان ولتاژ و جريان الكتريكي بوده است، اظهار كرد: ولتاژي كه در سل گالواني ايجاد مي‌شود، توسط تفاوت بين پتانسيل‌هاي نرمال الكترودهاي به كار رفته مشخص مي‌شود كه بنا برتعريف، مقدار آن برابر است با تفاضل پتانسيل نرمال كاتد و پتانسيل نرمال آند. چون پتانسيل نرمال مس 35/0 ولت و پتانسيل نرمال آهن 44 / 0 ولت است، پس به صورت تئوري ولتاژ باتري اشكانيان مقداري برابر 79/0 ولت است، اما با آزمايش‌های انجام شده به كمك باتري شبيه سازي شده پارت‌ها و استفاده از محلول‌هاي الكتروليتگوناگون نشان داده شده كه چنين باتري‌اي تنها قادر است ولتاژ 5/0 ولت را توليد كند. جريان الكتريكي به دست آمده از اين باتري هم در حدود چند ميلي آمپر است.

اين دانشجوي مبتكر درباره فرضيه آبكاري طلا نيز گفت: به منظور رسوب دهي الكتريكي طلا، آند طلايي و شيء مورد آبكاري بايستي توسط سيمي به پايانه‌هاي يك منبع جريان متصل شده و در مخزن آبكاري حاوي محلول نمك طلا غوطه‌ور شوند.

اين واكنش احيا به پتانسيلي برابر 71 / 1 ولت كه به طورچشمگیری زياد است، نياز دارد. به همين دليل از محلولهاي كمپلكس طلا استفاده مي‌شود كه پتانسيل رسوب دهي آنها به مقدار قابل توجهي كمتر از يون طلاي منفرد است.

وي خاطرنشان كرد: يون‌هاي سيانيد طلا به خاطر انحلال آسان در آب و احيا در پتانسيل پايين 61 / 0- ولت مناسبترين گزينه است. يون‌هاي سيانيد طلا بر روي كاتد، جايي كه قرار است آب طلا داده شود، احيا مي‌شوند. آند طلايي يونهاي مورد نياز در محلول الكتروليت را دوباره جانشين مي‌كند، با گذر زمان طلا به آهستگي از ميله آندي به شي مورد نظر در كاتد منتقل مي‌شود.

طاهري نجف‌آبادي در پاسخ به پرسش كه با توجه به اين كه طلا، نجيب‌ترين فلز موجود، تنها در مخلوطي از اسيد نيتريك و اسيد هيدروكلريك حل مي‌شود كه نه تنها مخلوط آنها بلكه خود اين مواد نيز احتمالا براي اشكانيان شناخته شده نبوده‌اند،

زرگران اشكاني چگونه تركيب شيميايي سيانيد طلا را مي‌ساخته‌اند و آيا از ديگر محلول‌هاي طلا برای آبكاري استفاده مي‌شده است، گفت: از آنجا كه احتمالا هيچ حلالي براي طلا در روزگار پارتها وجود نداشته، محققان با فرضيات مختلف سعي در نشان دادن راهي كرده‌اند كه از طريق اين پارتها سيانيد طلا را كه براي آبكاري لازم بوده و در طبيعت كه از طريق آن پارت‌ها سيانيد طلا را كه براي آبكاري لازم بوده و در طبيعت هم وجود ندارد، توليد مي‌كرده‌اند.

وي خاطرنشان كرد: يكي از اين فرضيه‌ها براساس انحلال طلا در هيوميك اسيد موجود در آب شور حل است. چنين فرايندي با توجه به وجود باتلاق‌هاي نزديك دجله و فرات و با تلاش فراوان در آن زمان ممكن به نظر مي‌رسد. راهکار آسانتر و عملي‌تري نيز هست،مبني بر اين كه پارت‌ها طلا را در مايع صفراي حيوانات حل كرده و از محصول به دست آمده براي آبكاري استفاده مي‌كرده‌اند، يا ممكن است طلا را در ميان پوست حيوانات مرده‌اي چون خوك، بز و گاز قرار مي‌داده‌اند، به طور طبيعي الياف پروتئيني پوست حيوان تنين را به صورتي جذب مي‌كنند كه پوست همچون چرم خشك مي‌شود.

طاهري نجف‌آبادي تصريح كرد: در بين مهمترين تنين‌هاي آلي، مي‌توان چوب بلوط و بوته‌هاي سماق را نام برد. با وجود این،اگر تنين به مقدار كافي موجود نباشد، اسيدهايي تشكيل مي‌شوند كه قادر به انحلال طلاي قرار داده در ميان پوست هستند، به كمك چنين «سوپ طلا»يي اشكانيان قادر به انجام آكاري الكتريكي بوده‌اند.

وي با بيان اين كه محلولهاي سيانيد طلا به سادگي در هزاران سال پيش توليد مي‌شده‌اند، تصريح كرد: ديگر بررسي‌ها نشان داده‌اند كه سيانيد طلا را مي‌توان هنگام شكل دهي طلا به صورت ورق از طريق چكش كاري ورق‌هاي طلا بين زبانه‌هاي چرمي تهيه كرد، علاوه بر اين، امكان دارد كه زرگران اشكاني طلا را از طريق هسته‌هاي خرد شده ميوه‌ها درون مايعات در حال هوا دهي تصفيه مي‌كرده‌اند. با چنين تصفيه‌اي يكي از تركيبات ميوه به نام «آميگدالين» يون‌هاي سيانيد را به صورت هيدروليتيك جدا مي‌كند؛ بنابراين، طلا كه با جريان هوا در حال تحرك است، اكسيد شده و توليد سيانيد طلا مي‌كند.

در اين ارتباط، فهرستي از محصولات كشاورزي تهيه شده است، كه دربردارنده مقادير قابل توجهي تركيب سيانيد هستند.

طاهري نجف‌آبادي درباره فرضيه كاربرد پزشكي گفت: در تمدن بين‌النهرين پزشكان بسيار ماهري زندگي مي‌كردند كه گاهي به جادوگري نيز مشغول بوده‌اند. در اين دوره، طب عمدتا به تجويز دارو متكي بود و از سوزن براي انتقال دارو به بدن استفاده مي‌شده است كه يافته شدن سوزن‌هاي برنزي و آهني در كنار اين باتري‌ها دليلي بر اين مدعاست . شاهد ديگر اين كه يونانيان و روميان از ماهي برقي براي بي‌حس كردن و تخفيف درد استفاده مي‌كردند.

استفاده از اين نوع ماهي براي كاهش درد و به ويژه‌ نقرس پا حدود سال 47 تا 48 ميلادي به ثبت رسيده است. نكته اصلي در اين مداوا، استفاده از جرقه‌هاي الكتريكي كوچكي است كه اين ماهي توليد مي‌كند كه احتمال استفاده از جريان الكتريكي باتري را براي تخفيف درد عملي‌تر مي‌كند.

وي از همكاري شركت آذرالكترود، عمار ميرزايي، احسان وزيري بمي، رسول محمدي نصيري، حسين پاك دل و سينا قاسمي در مراحلگوناگون اين طرح تشكر كرد.