بیٹری کب ایجاد ہوئی؟

بیٹری کب ایجاد ہوئی؟

بیٹری یونیورسٹی

پچھلے 400 سالوں میں سب سے زیادہ قابل ذکر اور نئی دریافتوں میں سے ایک بجلی تھی۔ ہم پوچھ سکتے ہیں، "کیا اتنی دیر سے بجلی ہے؟" جواب ہاں میں ہے، اور شاید بہت طویل، لیکن اس کا عملی استعمال ہمارے اختیار میں صرف وسط سے لے کر 1800 کی دہائی کے آخر تک ہے، اور شروع میں ایک محدود انداز میں۔ توجہ حاصل کرنے والے ابتدائی عوامی کاموں میں سے ایک 1893 شکاگو کے عالمی کولمبیا نمائش کو 250,000 لائٹ بلبوں سے روشن کرنا، اور پیرس میں 1900 کے عالمی میلے کے دوران دریائے سین پر ایک پل کو روشن کرنا تھا۔
بجلی کا استعمال مزید پیچھے جا سکتا ہے۔ بغداد کے قریب 1936 میں ایک ریلوے کی تعمیر کے دوران، کارکنوں نے ایک پراگیتہاسک بیٹری، جسے پارتھین بیٹری بھی کہا جاتا ہے، کا پتہ لگایا۔ یہ چیز پارتھین دور کی ہے اور خیال کیا جاتا ہے کہ یہ 2000 سال پرانی ہے۔ بیٹری ایک مٹی کے برتن پر مشتمل تھی جو سرکہ کے محلول سے بھری ہوئی تھی جس میں تانبے کے سلنڈر سے گھری ہوئی لوہے کی سلاخ ڈالی گئی تھی۔ اس ڈیوائس نے 1.1 سے 2.0 وولٹ بجلی پیدا کی۔ شکل 1 پارتھین بیٹری کی وضاحت کرتا ہے۔

شکل 1: پارتھین بیٹری۔ پراگیتہاسک بیٹری کے ایک مٹی کے برتن میں ایک لوہے کی سلاخ ہے جس کے چاروں طرف تانبے کے سلنڈر ہیں۔ جب سرکہ یا الیکٹرولائٹک محلول سے بھرا جائے تو جار 1.1 سے 2 وولٹ پیدا کرتا ہے۔
تمام سائنس دان پارتھین بیٹری کو توانائی کے منبع کے طور پر قبول نہیں کرتے۔ یہ ممکن ہے کہ یہ آلہ الیکٹروپلاٹنگ کے لیے استعمال کیا گیا ہو، جیسے کسی سطح پر سونے یا دیگر قیمتی دھاتوں کی تہہ شامل کرنا۔ کہا جاتا ہے کہ مصریوں نے 4,300 سال پہلے تانبے پر الیکٹروپلیٹ کیا تھا۔ آثار قدیمہ کے شواہد سے پتہ چلتا ہے کہ بابل کے لوگ سب سے پہلے تھے جنہوں نے سونے کی پلیٹ کے پتھر کے برتنوں میں انگور کے رس پر مبنی الیکٹرولائٹ کا استعمال کرتے ہوئے زیورات کی تیاری میں ایک galvanic تکنیک کو دریافت کیا اور استعمال کیا۔ پارتھیوں، جنہوں نے بغداد پر حکومت کی (250 قبل مسیح)، ہو سکتا ہے کہ چاندی کو الیکٹروپلیٹ کرنے کے لیے بیٹریاں استعمال کیں۔
جدید دور میں بجلی پیدا کرنے کے ابتدائی طریقوں میں سے ایک جامد چارج بنانا تھا۔ 1660 میں، Otto von Guericke نے گندھک کے ایک بڑے گلوب کا استعمال کرتے ہوئے ایک برقی مشین بنائی جسے رگڑنے اور مڑنے پر، پنکھوں اور کاغذ کے چھوٹے چھوٹے ٹکڑوں کو اپنی طرف متوجہ کیا گیا۔ Guericke یہ ثابت کرنے کے قابل تھا کہ پیدا ہونے والی چنگاریاں فطرت میں برقی تھیں۔
جامد بجلی کا پہلا عملی استعمال "الیکٹرک پستول" تھا جسے الیسنڈرو وولٹا (1745–1827) نے ایجاد کیا تھا۔ اس نے طویل فاصلے تک مواصلات فراہم کرنے کا سوچا، اگرچہ صرف ایک بولین بٹ۔ کومو سے اٹلی کے شہر میلان تک لکڑی کے کھمبوں کی مدد سے ایک لوہے کی تار کو باندھا جانا تھا۔ وصولی کے اختتام پر، تار میتھین گیس سے بھرے جار میں ختم ہو جائے گا۔ ایک کوڈ شدہ واقعہ کا اشارہ دینے کے لیے، برقی چنگاری کو تار کے ذریعے برقی پستول کو پھٹنے کے لیے بھیجا جائے گا۔ یہ مواصلاتی لنک کبھی نہیں بنایا گیا تھا۔ تصویر 1-2 الیسنڈرو وولٹا کی پنسل رینڈرنگ کو ظاہر کرتی ہے۔

تصویر 2: الیکٹرک بیٹری کا موجد الیسنڈرو وولٹا
وولٹا کی برقی رو سے پانی کے گلنے کی دریافت نے الیکٹرو کیمسٹری کی بنیاد ڈالی۔
بشکریہ Cadex

1791 میں، بولوگنا یونیورسٹی میں کام کرتے ہوئے، Luigi Galvani نے دریافت کیا کہ ایک دھاتی چیز کے چھونے پر مینڈک کے پٹھے سکڑ جاتے ہیں۔ یہ رجحان جانوروں کی بجلی کے طور پر جانا جاتا ہے. ان تجربات سے حوصلہ افزائی کرتے ہوئے، وولٹا نے زنک، سیسہ، ٹن اور آئرن کو مثبت پلیٹوں (کیتھوڈ) کے طور پر استعمال کرتے ہوئے تجربات کا ایک سلسلہ شروع کیا۔ اور تانبا، چاندی، سونا، اور گریفائٹ بطور منفی پلیٹیں (انوڈ)۔ جستی بجلی میں دلچسپی جلد ہی وسیع ہو گئی۔
ابتدائی بیٹریاں
وولٹا نے 1800 میں دریافت کیا کہ جب ایک موصل کے طور پر استعمال کیا جائے گا تو بعض سیال برقی طاقت کا مسلسل بہاؤ پیدا کریں گے۔ اس دریافت کے نتیجے میں پہلے وولٹک سیل کی ایجاد ہوئی، جسے عام طور پر بیٹری کہا جاتا ہے۔ وولٹا نے مزید دریافت کیا کہ وولٹیج اس وقت بڑھے گا جب وولٹیک خلیات ایک دوسرے کے اوپر ڈھیر ہو جائیں گے۔ شکل 3 اس طرح کے سیریل کنکشن کی وضاحت کرتا ہے۔

شکل 1-3: چار تغیرات
وولٹا کی الیکٹرک بیٹری کا
ایک بیٹری میں دھاتوں کے مختلف برقی اثرات ہوتے ہیں۔ وولٹا نے دیکھا کہ مختلف مادوں کے ساتھ وولٹیج کی صلاحیت اتنی ہی مضبوط ہوتی جاتی ہے جتنا وہ ایک دوسرے سے دور ہوتے ہیں۔
ذیل میں درج دھاتوں میں پہلا نمبر الیکٹرانوں کو اپنی طرف متوجہ کرنے کا تعلق ہے۔ دوسری پہلی آکسیکرن حالت سے معیاری صلاحیت ہے۔
زنک = 1.6/-0.76 وی
لیڈ = 1.9/-0.13 وی
ٹن = 1.8/-1.07 وی
آئرن = 1.8/-0.04 وی
کاپر = 1.9 / 0.159 وی
چاندی = 1.9 / 1.98 V
سونا = 2.4 / 1.83 V
کاربن = 2.5 / 0.13 V
دھاتیں بیٹری وولٹیج کا تعین کرتی ہیں۔ انہیں نمکین پانی میں بھگوئے ہوئے نم کاغذ سے الگ کیا گیا تھا۔
بشکریہ Cadex
اسی سال، وولٹا نے لندن کی رائل سوسائٹی کو بجلی کے مسلسل منبع کی اپنی دریافت جاری کی۔ اب تجربات صرف چنگاریوں کے ایک مختصر ڈسپلے تک محدود نہیں رہے جو ایک سیکنڈ کے ایک حصے تک جاری رہے۔ برقی رو کا ایک لامتناہی سلسلہ اب ممکن نظر آرہا تھا۔
فرانس پہلی قوموں میں سے ایک تھا جس نے سرکاری طور پر وولٹا کی دریافتوں کو تسلیم کیا۔ یہ ایک ایسے وقت میں تھا جب فرانس سائنسی ترقی کی بلندی کے قریب پہنچ رہا تھا اور نئے خیالات کا کھلے ہتھیاروں سے خیرمقدم کیا جا رہا تھا، جس سے ملک کے سیاسی ایجنڈے کی حمایت میں مدد مل رہی تھی۔ دعوت کے ذریعہ، وولٹا نے فرانس کے انسٹی ٹیوٹ سے لیکچرز کی ایک سیریز میں خطاب کیا جس میں نپولین بوناپارٹ انسٹی ٹیوٹ کے رکن کے طور پر موجود تھے (شکل 4 دیکھیں)۔

تصویر 4: فرانس کے انسٹی ٹیوٹ میں وولٹا کے تجربات
وولٹا کی دریافتوں نے دنیا کو اس قدر متاثر کیا کہ نومبر 1800 میں فرانسیسی نیشنل انسٹی ٹیوٹ نے انہیں ان تقریبات میں لیکچرز کے لیے مدعو کیا جس میں نپولین بوناپارٹ نے شرکت کی تھی۔ نپولین نے تجربات میں مدد کی، بیٹری سے چنگاریاں نکالنے، اسٹیل کے تار کو پگھلانے، الیکٹرک پستول کو خارج کرنے اور اس کے عناصر میں پانی کو گلنے میں مدد کی۔
بشکریہ Cadex
1800 میں، سر ہمفری ڈیوی، کان کنوں کے حفاظتی چراغ کے موجد، نے بجلی کے کیمیائی اثرات کی جانچ شروع کی اور پتہ چلا کہ مادوں کے ذریعے برقی رو گزرنے پر سڑنا واقع ہوتا ہے۔ اس عمل کو بعد میں الیکٹرولیسس کہا گیا۔ اس نے لندن کے رائل انسٹی ٹیوشن کے والٹس میں دنیا کی سب سے بڑی اور طاقتور ترین الیکٹرک بیٹری لگا کر نئی دریافتیں کیں۔ بیٹری کو چارکول الیکٹروڈ سے جوڑنے سے پہلی برقی روشنی پیدا ہوئی۔ گواہوں نے اطلاع دی کہ اس کے وولٹائیک آرک لیمپ نے "اب تک دیکھی گئی روشنی کی سب سے شاندار چڑھائی آرک" پیدا کی۔
1802 میں ولیم کروک شینک نے بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے پہلی الیکٹرک بیٹری ڈیزائن کی۔ Cruickshank نے تانبے کی مربع شیٹس کو زنک کے برابر سائز کی چادروں کے ساتھ ترتیب دیا۔ ان چادروں کو ایک لمبے مستطیل لکڑی کے باکس میں رکھا گیا تھا اور ایک ساتھ سولڈر کیا گیا تھا۔ باکس میں نالیوں نے دھاتی پلیٹوں کو پوزیشن میں رکھا تھا، اور پھر مہر بند باکس کو برائن کے الیکٹرولائٹ، یا پانی کے نیچے تیزاب سے بھر دیا گیا تھا۔ یہ سیلاب زدہ بیٹری سے مشابہت رکھتا تھا جو آج بھی ہمارے پاس ہے۔ شکل 5 کروک شینک کی بیٹری ورکشاپ کو واضح کرتی ہے۔

شکل 5: کروک شینک اور پہلی فلڈ بیٹری۔ ایک انگریز کیمیا دان William Cruickshank نے الیکٹرولائٹ محلول سے بھرے لکڑی کے ڈبے میں زنک اور تانبے کی پلیٹوں کو ملا کر برقی خلیوں کی بیٹری بنائی۔ اس سیلاب زدہ ڈیزائن کا فائدہ یہ تھا کہ استعمال کے ساتھ خشک نہ ہو اور اس نے وولٹا کے ڈسک کے انتظام سے زیادہ توانائی فراہم کی۔
بشکریہ Cadex
ریچارج ایبل بیٹری کی ایجاد
1836 میں، ایک انگریز کیمیا دان جان ایف ڈینیئل نے ایک بہتر بیٹری تیار کی جس نے پہلے کے آلات سے زیادہ مستحکم کرنٹ پیدا کیا۔ اس وقت تک، تمام بیٹریاں بنیادی تھیں، یعنی انہیں دوبارہ چارج نہیں کیا جا سکتا تھا۔ 1859 میں، فرانسیسی ماہر طبیعیات Gaston Planté نے پہلی ریچارج ایبل بیٹری ایجاد کی۔ یہ لیڈ ایسڈ پر مبنی تھا، ایک ایسا نظام جو آج بھی استعمال ہوتا ہے۔
1899 میں، سویڈن سے والڈیمار جنگنر نے نکل-کیڈیمیم بیٹری (NiCd) ایجاد کی، جس میں مثبت الیکٹروڈ (کیتھوڈ) کے لیے نکل اور منفی (انوڈ) کے لیے کیڈمیم استعمال ہوتا تھا۔ لیڈ ایسڈ کے مقابلے میں زیادہ مادی لاگت نے اس کے استعمال کو محدود کر دیا اور دو سال بعد، تھامس ایڈیسن نے کیڈمیم کو لوہے سے بدل کر ایک متبادل ڈیزائن تیار کیا۔ کم مخصوص توانائی، کم درجہ حرارت پر خراب کارکردگی، اور زیادہ خود خارج ہونے والے مادہ نے نکل آئرن بیٹری کی کامیابی کو محدود کر دیا۔ یہ 1932 تک نہیں تھا کہ Schlecht اور Ackermann نے زیادہ بوجھ والے دھارے حاصل کیے اور sintered pole پلیٹ ایجاد کرکے NiCd کی لمبی عمر کو بہتر بنایا۔ 1947 میں جارج نیومن سیل کو سیل کرنے میں کامیاب ہو گئے۔
کئی سالوں سے، NiCd پورٹیبل ایپلی کیشنز کے لیے واحد ریچارج ایبل بیٹری تھی۔ 1990 کی دہائی میں، یورپ میں ماہرین ماحولیات ماحولیاتی آلودگی کے بارے میں فکر مند ہو گئے اگر NiCd کو لاپرواہی سے ٹھکانے لگایا جائے؛ انہوں نے اس کیمسٹری کو محدود کرنا شروع کیا اور صارفین کی صنعت سے کہا کہ وہ Nickel-metal-hydride (NiMH)، جو کہ ایک ماحول دوست بیٹری ہے۔ NiMH NiCd سے ملتا جلتا ہے، اور بہت سے لوگ پیش گوئی کرتے ہیں کہ NiMH زیادہ پائیدار لتیم آئن (Li-ion) کی طرف قدم اٹھائے گا۔
زیادہ تر تحقیقی سرگرمیاں آج لتیم پر مبنی نظام کو بہتر بنانے کے گرد گھومتی ہیں۔ سیلولر فون، لیپ ٹاپ، ڈیجیٹل کیمروں، پاور ٹولز اور طبی آلات کو طاقت دینے کے علاوہ، لی آئن برقی گاڑیوں کے لیے بھی استعمال ہوتا ہے۔ بیٹری کے بہت سے فوائد ہیں، خاص طور پر اس کی اعلیٰ مخصوص توانائی، سادہ چارجنگ، کم دیکھ بھال، اور ماحول کے لحاظ سے نرم ہونا۔
مقناطیسیت کے ذریعے بجلی
مقناطیسیت کے ذریعے بجلی پیدا کرنے کے طریقے کی دریافت نسبتاً دیر سے ہوئی۔ 1820 میں، André-Marie Ampère (1775–1836) نے دیکھا کہ برقی کرنٹ لے جانے والی تاریں بعض اوقات ایک دوسرے کی طرف متوجہ ہوتی ہیں اور بعض اوقات ایک دوسرے سے پیچھے ہٹ جاتی ہیں۔ 1831 میں، مائیکل فیراڈے (1791-1867) نے دکھایا کہ کس طرح ایک تانبے کی ڈسک مضبوط مقناطیسی میدان میں گھومتے ہوئے بجلی کا مسلسل بہاؤ فراہم کرتی ہے۔ فیراڈے، ڈیوی اور اس کی تحقیقی ٹیم کی مدد کرتے ہوئے، ایک لامتناہی برقی قوت پیدا کرنے میں کامیاب رہے جب تک کہ کنڈلی اور مقناطیس کے درمیان حرکت جاری رہے۔ اس کے نتیجے میں الیکٹرک جنریٹر کی ایجاد ہوئی اور اس عمل کو الٹ کر الیکٹرک موٹر کو فعال کر دیا۔ اس کے فوراً بعد، ٹرانسفارمرز تیار کیے گئے جو الٹرنیٹنگ کرنٹ (AC) کو کسی بھی مطلوبہ وولٹیج میں تبدیل کر دیتے ہیں۔ 1833 میں، فیراڈے نے الیکٹرو کیمسٹری کی بنیاد رکھی جس پر فیراڈے کا قانون قائم ہے۔ فیراڈے کا انڈکشن کا قانون ٹرانسفارمرز، انڈکٹرز اور کئی قسم کی برقی موٹروں اور جنریٹرز سے منسلک برقی مقناطیسیت سے متعلق ہے۔
ایک بار جب مقناطیسیت کے ساتھ تعلق کو سمجھ لیا گیا تو، بڑے جنریٹرز نے بجلی کا مستقل بہاؤ پیدا کرنا شروع کر دیا۔ موٹرز نے اس کی پیروی کی جس نے میکانکی حرکت کو فعال کیا، اور ایڈیسن لائٹ بلب اندھیرے کو فتح کرتا دکھائی دیا۔ جارج ویسٹنگ ہاؤس نے 1893 میں شکاگو کی عالمی کولمبیا نمائش کو روشن کرنے کے بعد، ویسٹنگ ہاؤس نے نیاگرا آبشار سے توانائی کو بجلی میں تبدیل کرنے کے لیے تین بڑے جنریٹر بنائے۔ نکولا ٹیسلا کی تیار کردہ تھری فیز AC ٹیکنالوجی نے ٹرانسمیشن لائنوں کو بجلی کی طاقت کو بہت زیادہ فاصلے پر لے جانے کے قابل بنایا۔ اس طرح معیار زندگی کو بہتر بنانے کے لیے بجلی کو انسانیت کے لیے وسیع پیمانے پر دستیاب کرایا گیا۔

شکل 6: 250,000 روشنی کے بلب 1893 میں شکاگو کی عالمی کولمبیا نمائش کو روشن کر رہے ہیں۔
برقی روشنی کی کامیابی نے نیاگرا فالس میں تین بڑے ہائیڈرو جنریٹرز کی تعمیر کا باعث بنا۔
بشکریہ بروکلین میوزیم آرکائیوز۔ گڈ ایئر آرکائیول کلیکشن
1900 کی دہائی کے اوائل میں الیکٹرانک ویکیوم ٹیوب کی ایجاد نے ہائی ٹکنالوجی کی طرف اہم اگلا قدم بنایا، جس میں فریکوئنسی آسکیلیٹرس، سگنل ایمپلیفیکیشن، اور ڈیجیٹل سوئچنگ کو فعال کیا گیا۔ اس کی وجہ سے 1920 کی دہائی میں ریڈیو براڈکاسٹنگ شروع ہوئی اور پہلا ڈیجیٹل کمپیوٹر، جسے ENIAC کہا جاتا ہے، 1946 میں۔ 1947 میں ٹرانزسٹر کی دریافت نے 10 سال بعد مربوط سرکٹ کی آمد کی راہ ہموار کی، اور مائیکرو پروسیسر نے معلوماتی دور کا آغاز کیا۔ ہمیشہ کے لیے ہمارے رہنے اور کام کرنے کے طریقے کو تبدیل کرنا۔
انسانیت کا انحصار بجلی پر ہے، اور بڑھتی ہوئی نقل و حرکت کے ساتھ، لوگ زیادہ سے زیادہ پورٹیبل پاور کی طرف متوجہ ہوئے ہیں - پہلے پہیوں والی ایپلی کیشنز، پھر پورٹیبلٹی، اور آخر میں پہننے کے قابل استعمال۔ ابتدائی بیٹریاں جتنی عجیب اور ناقابل اعتبار تھیں، مستقبل کی نسلیں آج کی ٹیکنالوجیز کو اناڑی تجربات کے علاوہ کچھ نہیں سمجھ سکتی ہیں۔