كهرباء
وفي عام 1800، اخترع أليساندرو فولتا أول بطارية كهربائية وأطلق عليها اسم "البطارية الفولتية". وكانت مصنوعة من طبقات متوالية من الزنك والنحاس. ولقد مَدّت هذه البطارية العلماء بمصدر للطاقة الكهربائية يمكن الاعتماد عليه أكثر من الماكينات الإلكتروستاتية التي كانت تُستخدم من قبل. ويرجع الفضل في التعرّف على الكهرومغناطيسية، أي وحدة الظواهر الكهربية والمغناطيسية، إلى هانز كريستيان أورستد وأندريه-ماري أمبير في الفترة الممتدة بين عامي 1819 و1820، ثم اخترع مايكل فاراداي المحرك الكهربائي عام 1821. كما قام جورج أوم بتحليل الدائرة الكهربائية حسابيًا عام 1827.
وعلى الرغم من أن أوائل القرن التاسع عشر شهدت تقدمًا سريعًا في علم الكهرباء، فإن أواخر القرن نفسه شهدت أعظم تقدم في مجال الهندسة الكهربائية. وتحولت الكهرباء من مجرد فضول علمي مُحير إلى أداة رئيسية لا غنى عنها في الحياة العصرية وأصبحت القوة الدافعة للثورة الصناعية الثانية. وكل ذلك تحقق بفضل بعض الأشخاص مثل نيقولا تسلا وتوماس إديسون وأوتو بلاثي وجورج ويستنغهاوس وإرنست ويرنر فون سيمنز وألكسندر غراهام بيل واللورد ويليام تومسون، بارون كلفن الأول.
تاريخ البطارية
أما أنواع البطاريات من حيث طريقة التفاعل فتقسم إلى ما يلي:
• بطاريات الزنك والكربون: هذا النوع نجده في البطاريات الجافة من نوع AAA وAA وD وC وهي ذات جهد 1.5 فولت. في هذه البطاريات يكون الزنك هو القطب الموجب أو المصعد وثاني أكسيد المنجنيز هو القطب السالب أو المهبط، ويكون المنحل الكهربائي أو المؤكسد إما كلوريد الزنك أو كلوريد الألمنيوم.
• البطاريات القلوية: هذا النوع نجده في البطاريات الجافة من نوع AA وC وD. وسميت بـ «القلوية» بسبب استخدام مادة هيدروكسيد البوتاسيوم كمؤكسد أو منحل كهربائي. وفي هذا النوع، يتكون القطب السالب أو المهبط من خليط ثاني أكسيد المنجنيز ويستخدم مسحوق الزنك كمصعد أو كقطب سالب.
• بطارية الرصاص الحمضية أو المركم الرصاصي: هي بطارية السيارة العادية التي يمكن إعادة شحنها، وتكون الأقطاب فيها عبارة عن أكسيد الرصاص والرصاص المعدني ويكون حمض الكبريتيك هو المنحل الكهربائي.
• بطاريات النيكل والكادميوم: هي من البطاريات التي يمكن إعادة شحنها بعكس التفاعل، وتُعد أول بطارية قابلة لإعادة الشحن تتنشر بشكل واسع. وفي هذا النوع، تكون الأقطاب الكهربائية عبارة عن هيدروكسيد أكسيد النيكل والكادميوم، بحيث يكون الكادميوم هو القطب السالب بينما الهيدروكسيد هو القطب الموجب. وتتوافر هذه البطارية بعدة أشكال وأحجام. وفي الوقت الحاضر، قل استخدامها بسبب خاصية الذاكرة مما يجعل شحنها وتفريغها مؤذ وغير فعال.
• بطاريات هيدريد النيكل المعدني: هي بطاريات يمكن إعادة شحنها، وتشبه بطارية النيكل والكادميوم، لكنها تستخدم الهيدروجين في القطب السالب بدلاً من الكادميوم وتتميز عنها بطول عمرها وقدرتها العالية. وتُعد هذه البطاريات من أكثر البطاريات انتشاراً، إلا أن نسبة مبيعاتها قلت مع تطور بطاريات أيونات الليثيوم.
• بطاريات أيونات الليثيوم: هذه البطاريات يمكن إعادة شحنها، وغالباً ما نجدها في أجهزة مثل الهواتف المحمولة والسيارات الكهربائية وبعض الأجهزة الإلكترونية المتطورة أو عالية الأداء كالكاميرات الرقمية والحواسيب المحمولة. وتدخل في صناعة هذا النوع من البطاريات، أنواع كثيرة من المواد المختلفة لعل أهمها أكسيد الكوبالت ليثيوم والكربون.