تکنولوژی‌های ذخیره‌سازی الکتروشیمیایی که امروزه در زندگی مدرن به‌کار می‌روند، از گوشی‌های هوشمند گرفته تا وسایل حمل و نقل پایدار، ریشه‌ای عمیق در دوران باستان دارند. در این میان، باتری بغداد (پیل اشکانی) از مرموزترین آثار در تاریخ تکنولوژی باستانی به شمار می‌رود.
این وسیله در سال ۱۹۳۶ و در نزدیکی ویرانه‌های تیسفون کشف شد. این مجموعه شامل یک کوزه سفالی، یک لوله مسی، و یک میله آهنی است که ترکیبی شگفت‌انگیز ایجاد کرده و نزدیک به یک قرن، جامعه علمی را دچار سردرگمی کرده بود.
آیا این وسیله به‌عنوان ابزاری برای ذخیره انرژی الکتروشیمیایی استفاده می‌شده است، یا معنای آن در جای دیگری نهفته است؟
بررسی زمینه باستان‌شناسی باتری بغداد
باتری بغداد (پیل اشکانی) در سال ۱۹۳۶ در خوجوت رابه، نزدیک بغداد عراق و در نزدیکی شهر باستانی تیسفون، پایتخت امپراتوری‌های اشکانی (۱۵۰ قبل از میلاد – ۲۲۳ میلادی) و ساسانی (۲۲۴–۶۵۰ میلادی) کشف شد.
این اثر باستانی شامل یک کوزه سفالی با ارتفاع حدود ۱۴۰ میلی‌متر، یک لوله مسی که از ورقه مسی لوله شده ساخته شده، و یک میله آهنی است که به‌صورت مرکزی در لوله مسی قرار دارد. این ترکیب عجیب بحث‌های زیادی را در مورد هدف و منشأ آن برانگیخته است.
فرضیه اولیه توسط ویلهلم کوئنیگ
در سال ۱۹۳۸، ویلهلم کوئنیگ، مدیر وقت موزه ملی عراق، نظریه‌ای ارائه داد که توجه بسیاری را به خود جلب کرد. وی پیشنهاد کرد که این آثار ممکن است بقایای یک سلول گالوانی باشند که احتمالاً برای آبکاری فلزات یا الکتروتراپی به‌کار می‌رفته است. این نظریه از طراحی و مواد به‌کار رفته در این وسیله الهام گرفته شده بود، زیرا این مواد در صورت افزودن محلولی اسیدی یا الکترولیتی، واکنش گالوانی ایجاد می‌کردند.
زمینه باستان‌شناسی
شرایط کشف: این آثار حین ساخت یک خط راه‌آهن پیدا شدند که منجر به کشف تعدادی قبر باستانی و محتویات آن‌ها نیز شد. این‌گونه کشفیات نادر معمولاً دریچه‌ای به گذشته باز می‌کنند، هرچند که ممکن است به جمع‌آوری کم‌دقت آثار منجر شوند.
ارتباط فرهنگی و زمانی: این آثار در منطقه‌ای پر از تاریخ قرار داشتند که ابتدا تحت حاکمیت امپراتوری اشکانی از ۱۵۰ قبل از میلاد تا ۲۲۳ میلادی و سپس تحت حاکمیت ساسانیان از ۲۲۴ تا ۶۵۰ میلادی بود. سبک سفال و روش ساخت اجزای فلزی آن‌ها منشأ ساسانی را نشان می‌دهد.
یافته‌های مشابه: آثار مشابهی در مناطق هم‌جوار مانند سلوکیه و تیسفون یافت شده‌اند. برخی از این آثار که در شرایط کنترل‌شده باستان‌شناسی کشف شده‌اند، شامل کوزه‌های سفالی با سیلندرهای مسی و میله‌های آهنی هستند که شبیه اجزای باتری بغداد می‌باشند. این کوزه‌ها اغلب با قیر مهر و موم شده‌اند که احتمال می‌دهد محتوای آن‌ها پاپیروس بوده و به استفاده‌های تشریفاتی یا نگهداری اشاره دارد.
از اسطوره تا علم: بررسی کاربرد واقعی باتری بغداد
باتری بغداد همچنان نظریات متنوعی را در خصوص کاربرد آن، از کاربردهای عملی گرفته تا روحانی، به خود جلب می‌کند که همگی بیانگر رازآمیز بودن طراحی و ساخت آن هستند.
نظریه آبکاری
برخی پژوهشگران معتقدند که باتری بغداد ممکن است برای آبکاری فلزات گران‌بهایی مانند طلا یا نقره روی اشیاء کم‌ارزش‌تر استفاده می‌شده است. با این حال، هیچ شیء آبکاری‌شده شناخته‌شده‌ای از همان دوران یافت نشده است.
استفاده از قیر به‌عنوان مهر و موم و شواهدی از خاصیت خورندگی داخل کوزه نشان می‌دهد که ممکن است حاوی ماده‌ای اسیدی مانند سرکه یا شراب بوده باشد که می‌توانست به‌عنوان محلول الکترولیتی مورد نیاز برای آبکاری عمل کند.
استفاده پزشکی
کاربردهای احتمالی پزشکی باتری بغداد شامل الکتروتراپی است که ممکن است برای کاهش درد و درمان‌های دیگر به کار می‌رفته است. این نظریه با کشف سوزن‌های برنزی و آهنی در کنار باتری‌ها در سلوکیه تقویت می‌شود، که احتمال می‌دهد از این وسایل برای انجام عمل‌های مشابه طب سوزنی چین استفاده شده باشد.
علاوه بر این، منابع تاریخی نشان می‌دهند که یونانیان و رومیان باستان ممکن است از ماهی‌های الکتریکی برای درمان دردهایی مانند سردرد و نقرس استفاده می‌کرده‌اند، که نشان از آشنایی آنان با درمان‌های الکتریکی دارد.
استفاده معنوی
یکی دیگر از نظریه‌های جذاب این است که باتری بغداد در مراسم مذهبی یا روحانی استفاده می‌شده است. بر اساس یک فرضیه، از آن برای ایجاد شوک الکتریکی در مجسمه‌های مذهبی استفاده می‌شده تا هنگام لمس آن‌ها، تجربه‌ای شوکه‌کننده ایجاد شود و به این ترتیب حس قدرت الهی یا ماورایی به آن مجسمه بخشیده شود.
با این حال، اگر باتری برای نگهداری و حفاظت از طومارهای مقدس طراحی شده بود، وجود مایع الکترولیتی باعث می‌شد که حفاظت از اسناد مناسب نباشد و این نظریه را پیچیده‌تر می‌کرد.
آزمایش‌های بازسازی‌شده
پژوهشگران برای درک قابلیت‌ها و کاربردهای احتمالی باتری بغداد، آزمایش‌های بازسازی انجام داده‌اند:
ویلار گری: پس از جنگ جهانی دوم، گری آزمایشاتی انجام داد و نشان داد که وقتی کوزه با آب انگور پر می‌شود، بازسازی باتری بغداد می‌تواند جریان الکتریکی تولید کند که به نظریه استفاده از آن به‌عنوان سلول گالوانی اعتبار می‌بخشد.
آرن اگبرشت، ۱۹۷۸: اگبرشت تلاش کرد با استفاده از بازسازی باتری بغداد، طلای یک مجسمه کوچک را آبکاری کند. اگرچه گزارش شده که این آزمایش موفق بوده است، اما هیچ مدرک مستقیم (تصویری یا کتبی) از روند یا نتایج آن وجود ندارد و این امر منجر به شکاکیت در میان جامعه علمی شده است.
نظرات علمی مدرن
تفسیر باتری بغداد از حمایت مشتاقانه تا شکاکیت شدید، نظرات متنوعی را به همراه داشته است:
اجماع علمی: جامعه باستان‌شناسی بیشتر نظریه باتری را با شک و تردید می‌پذیرد. بسیاری از کارشناسان با استناد به یافته‌های مشابه در مناطق هم‌جوار و زمینه فرهنگی آن دوران، معتقدند که احتمالاً این آثار برای اهداف متعارف‌تری مانند ظرف‌های ذخیره طومارهای مقدس به‌کار می‌رفته‌اند. نظریه آبکاری به‌ویژه به دلیل نبود شواهد باستان‌شناسی قاطع که نشان‌دهنده آگاهی از آبکاری در زمان باتری بغداد باشد، مورد بحث است.
مستندسازهای علمی MythBusters، ۲۰۰۵: برنامه علمی معروف MythBusters نسخه‌هایی از این کوزه‌ها را با استفاده از آب‌لیمو به‌عنوان الکترولیت ساختند و نشان دادند که در صورت اتصال به هم، می‌توانند حدود ۴ ولت برق تولید کنند. این تنظیم توانایی آبکاری و تحریک الکتریکی خفیفی را داشت، اما برای ایجاد یک شوک الکتریکی قابل‌توجه کافی نبود.
تحلیل‌های اخیر
بررسی خواص سلول گالوانی: مطالعات ویژگی‌های مواد و ساختار باتری بغداد را با سلول‌های الکتروشیمیایی باستانی و مدرن مقایسه کرده‌اند. این تحلیل‌ها تلاش دارند تا بفهمند که این مجموعه چگونه می‌توانسته به‌عنوان یک باتری عمل کند و در چه شرایطی ممکن بوده کارآمد باشد.
ارزیابی‌های تکنولوژیکی مقایسه‌ای: مقایسه با دیگر تکنولوژی‌های باستانی شناخته‌شده نشان می‌دهد در حالیکه باتری بغداد از نظر فنی ممکن بوده قابل ساخت باشد، استفاده از چنین وسایلی برای آبکاری یا درمان‌های پزشکی بدون شواهد بیشتر قطعی، همچنان در حد حدس و گمان باقی می‌ماند.
تکامل تکنولوژی باتری
از وسایل باستانی احتمالی مانند باتری بغداد تا سیستم‌های پیچیده امروزی، تکامل تکنولوژی باتری بازتابی از تلاشی بی‌وقفه برای دستیابی به راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی کارآمد، ایمن و با ظرفیت بالا است.
این مسیر با اختراع پیل ولتایی توسط آلساندرو ولتا در سال ۱۷۹۱ آغاز شد. این دستگاه که حدود ۱ ولت برق با استفاده از صفحات روی و مس جداشده با کاغذ آغشته به آب نمک تولید می‌کرد، اولین باتری واقعی محسوب می‌شود و زمینه را برای پیشرفت‌های بعدی در ذخیره‌سازی الکتروشیمیایی فراهم کرد.
قرن ۱۹ میلادی شاهد معرفی باتری‌های سرب-اسیدی بود، اولین باتری‌های شارژپذیری که به‌طور گسترده، به‌ویژه در اتومبیل‌ها، استفاده شدند. علی‌رغم محدودیت‌هایی چون وزن زیاد و طول عمر محدود، این پیشرفتی مهم بود. اوایل قرن ۲۰، باتری‌های نیکل-کادمیوم (Ni-Cd) را به ارمغان آورد که چگالی انرژی و طول عمر چرخه‌ای بهتری داشتند اما با نگرانی‌های زیست‌محیطی و بهداشتی همراه بودند.
پیشرفت بزرگی در سال ۱۹۹۱ با تجاری‌سازی باتری‌های لیتیوم-یونی توسط سونی رخ داد که به چگالی انرژی تا ۲۷۵ وات‌ساعت بر کیلوگرم تا سال ۲۰۲۰ دست یافتند. این باتری‌ها به دلیل چگالی انرژی بالا، طول عمر چرخه‌ای طولانی و وزن نسبی کم، انقلابی در وسایل الکترونیکی قابل‌حمل، وسایل نقلیه الکتریکی، و سیستم‌های ذخیره انرژی ایجاد کردند.
در آینده، باتری‌های حالت‌جامد با استفاده از رساناهای جامد لیتیومی غیرقابل اشتعال، در افق قرار دارند. این باتری‌ها وعده چگالی انرژی بالاتر از ۶۰۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم و امنیت بیشتر را می‌دهند. اگرچه همچنان در حال توسعه هستند، تکنولوژی حالت‌جامد قصد دارد بسیاری از محدودیت‌های باتری‌های لیتیوم-یونی کنونی را برطرف کرده و ذخیره انرژی را برای کاربردهای گسترده‌ای متحول سازد.
منبع: Interestingengineering
