อเลสซานโดร วอลตา (Alessandro Volta) เกิดเมื่อ วันที่ 18 กุมภาพันธ์ พ.ศ.2288 ในอิตาลี บิดาเป็นนักเทศน์ ครอบครัวมีพี่น้องทั้งหมด 9 คน เป็นชาย 5 คน และหญิง 4 คนตั้งแต่อายุยังน้อย วอลตามิได้เป็นเด็กที่มีแววฉลาด เพราะใช้เวลาถึง 4 ปีจึงจะเริ่มพูด จนบิดามารดาคิดว่าเป็น ใบ้และโง่ แต่เมื่ออายุมากขึ้น แววความฉลาดปราดเปรื่อง ก็เริ่มฉายแสงเพราะครอบครัวมีฐานะยากจนมาก ดังนั้น บิดา จึงให้ลูกชาย 4 คน และลูกสาว 2 คนบวช เพื่อลดปัญหา การหาเงินมาเลี้ยงดู และได้ขอให้วอลตาบวชด้วย แต่วอลตา อ้างว่า ในครอบครัวมีพี่น้องหลายคนที่ออกบวชแล้ว ดังนั้น  คงไม่ต้องการนักบวชเพิ่มอีก นอกจากนี้วอลตาก็มิได้เป็นคน ที่สนใจศาสนา แต่สนใจจะเรียนรู้ธรรมชาติมากกว่า แล้ววอลตา ก็ได้เริ่มเรียนหนังสือด้วยตนเอง จนสามารถอ่านและเข้าใจ ผลงานของ โจเซฟ พริสต์ลีย์ (Joseph Priestley) เบนจามิน แฟรงคลิน (Benjamin Franklin) และเจมส์ วัตต์ (James Watt)  รวมทั้งได้เริ่มทดลองวิทยาศาสตร์ โดยการถูแท่งอำพันด้วย ขนสัตว์ และพบว่าแท่งอำพันมีแรงที่สามารถดึงดูดเศษกระดาษ ชิ้นเล็ก ๆ ได้ จึงคิดว่าอำนาจที่ว่าคงเกิดจากการมีของไหล ชนิดหนึ่งเข้าไปอยู่ในแท่งอำพัน ทำให้เกิดแรงชนิดใหม่ที่มิใช่ แรงโน้มถ่วง

ภาพ 1 อเลสซานโดร วอลตา
ที่มา http://time.com/3712825/internet-google-doodle-alessandro-volta-battery-luigi-galvani/

            วอลตาในวัย 29 ปี มีความรู้เรื่องไฟฟ้าค่อนข้าง น้อย เขาจึงต้องการจะมีมากกว่านั้น และประสงค์จะสร้าง อุปกรณ์เก็บไฟฟ้าไว้ใช้ อีกทั้งสามารถปล่อยไฟฟ้าออกมาได้ ในยามที่ผู้ใช้ต้องการ นั่นคือ วอลต้าต้องการจะสร้างแบตเตอรี่ในฐานะที่เป็นอาจารย์ฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยปาเวีย (Pavia) ในอิตาลี วอลตาจึงประดิษฐ์อุปกรณ์อิเล็กโทรฟอรัส (Electrophorus) มาใช้เก็บไฟฟ้า อุปกรณ์นี้ประกอบด้วยแผ่นโลหะ ที่เคลือบด้วยวัสดุอีโบไนท์ (Ebonite) กับแผ่นโลหะอีกชิ้นหนึ่ง ที่มีด้ามถือทำด้วยฉนวน และพบว่าเวลานำาแผ่นอีโบไนท์ ถูกับหนังสัตว์ แผ่นอีโบไนท์จะทำหน้าที่เก็บไฟฟ้าลบ แล้วอำนาจไฟฟ้าลบบนอีโบไนท์จะเหนี่ยวนำาให้เกิดอำนาจไฟฟ้า บวกบนแผ่นโลหะที่มีด้ามถือ คือมีอำนาจไฟฟ้าบวกเกิดที่ด้านล่าง และอำนาจไฟฟ้าลบเกิดที่ด้านบนของแผ่นโลหะ ครั้นเมื่อนำตัวนำมาแตะที่ด้านบนของด้าม อำนาจไฟฟ้าลบ จะถูกถ่ายเทไปจนหมด ทำให้แผ่นโลหะที่มีด้ามถือมีแต่อำานาจ ไฟฟ้าบวก และถ้าทำเช่นนี้ซ้ำหลายครั้ง อำนาจไฟฟ้าบวก บนตัวนำที่มีด้ามถือก็จะเพิ่มมากจนเพียงพอกับความต้องการ  อิเล็กโทรฟอรัสเป็นอุปกรณ์เก็บไฟฟ้ารุ่นแรกที่วอลตาเป็น ผู้ออกแบบเมื่อมีชื่อเสียงโด่งดัง ในปี พ.ศ. 2332 วอลตาวัย  44  ปี ได้รับอนุญาตให้เข้าพบเบนจามิน แฟรงคลิน การพบปะกัน ครั้งนั้น แสดงให้เห็นว่าวอลตาเป็นบุคคลที่บรรดานักวิทยาศาสตร์ ยุโรปเริ่มยอมรับแล้ว  หลังจากนั้นไม่นานวอลตาก็เป็นนักวิทยาศาสตร์ ต่างชาติคนแรกที่ได้รับเหรียญคอปลีย์ (Copley) ของสมาคม Royal Society

            ในปี พ.ศ. 2339 เมื่อจักรพรรดินโปเลียน โบนาปาร์ต (Napoleon Bonaparte) ทรงกรีฑาทัพเข้ายึดครองอิตาลี วอลตายังทำงานเป็นอาจารย์ต่อไป และได้พบว่าถ้านำแผ่นทองแดงกับแผ่นสังกะสีที่ตัดเป็นแผ่นกลมมาวางซ้อนกัน  โดยมีกระดาษแข็งที่ชุ่มน้ำเกลือคั่นกลาง ถ้ามีลวดโลหะเส้น หนึ่งมาต่อโยงระหว่างแผ่นโลหะทั้งสอง จะมีกระแสไฟฟ้าไหล

            วอลตาได้รายงานการทดลองนี้ไปให้ โจเซฟ แบงส์ (Joseph Banks) ซึ่งในเวลานั้นเป็นนายกของสมาคม Royal Society ในอังกฤษ เมื่อวันที่ 20 มีนาคม พ.ศ. 2343 วันนั้น จึงนับเป็นวันที่โลกเริ่มรู้จักแบตเตอรี่ ที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ อย่างต่อเนื่อง (แม้จะเป็นช่วงเวลาสั้นๆ) โดยอาศัยปฏิกิริยาเคมี  แบตเตอรี่ของวอลตาจึงได้ล้มล้างทฤษฎีไฟฟ้าในสัตว์ของกัลวานี  (Galvani) โดยได้แสดงให้ทุกคนเห็นว่าไฟฟ้าที่กระตุกกล้ามเนื้อ กบ เกิดจากการเชื่อมต่อโลหะต่างชนิดที่มีสารละลายในตัวกบ เป็นทางผ่าน ไฟฟ้าในกรณีนี้เกิดจากปฏิกิริยาเคมี มิใช่จาก ปฏิกิริยาชีวภาพ

            ข่าวความสำเร็จเกี่ยวกับแบตเตอรี่ของวอลตาได้ล่วงรู้ ไปถึงพระกรรณของนโปเลียน พระองค์จึงทรงเชิญวอลตา  ไปสาธิตการทดลองไฟฟ้าต่อหน้าพระที่นั่งที่ปารีส เมื่อเดือน พฤศจิกายน พ.ศ. 2344 โดยพระองค์ทรงอาสาเป็นพนักงาน ผู้ช่วยในการสาธิตการทดลอง และวอลตาได้แสดงให้นโปเลียน ทรงเห็นว่า แบตเตอรี่สามารถปล่อยกระแสไฟฟ้าออกมาได้ อย่างต่อเนื่อง

ภาพ 2 วอลตาสาธิตการทดลองไฟฟ้าต่อหน้าพระที่นั่งที่ปารีส
ที่มา https://www.vox.com/2015/2/18/8056095/how-alessandro-volta-invented-the-battery-and-won-over-napoleon

            นโปเลียนจึงทรงประทานยศถาบรรดาศักดิ์ให้วอลตาเป็นท่านเคาท์ (Count) และโปรดให้ดำารงตำแหน่งเป็น วุฒิสมาชิกแห่งแคว้นลอมบาร์ดี้ (Lombardy) รวมถึงทรงประทานสายสะพาย Legion of Honor และพระราชทานเงินบำนาญ ให้วอลตาจนตลอดชีวิตด้วย เมื่อวอลตาเสียชีวิตใน พ.ศ.2370 เขามีอายุ 82 ปี ที่หลุมฝังศพมีแผ่นป้ายที่ระลึกจากนโปเลียนซึ่งทรงจารึกว่า To the Great Volta สำหรับวอลตาผู้ยิ่งใหญ่

            แต่เกียรติยิ่งใหญ่ที่วอลตาได้รับและคงจะยินดีเป็น ที่สุดคือ การที่โลกวิทยาศาสตร์ได้กำหนดให้หน่วยศักย์ไฟฟ้า มีชื่อว่า Volt เพราะผลงานของวอลตาได้ชี้นำนักวิทยาศาสตร์ รุ่นหลังให้นำไปต่อยอดหลายคน เช่น หลังจากที่ได้อ่านรายงาน ของวอลตาที่โจเซฟ แบงส์ ส่งมาให้แล้ว Anthony Carlisle และ William Nicholson ได้ประสบความสำเร็จในการใช้แบตเตอรี่ แยกน้ำด้วยไฟฟ้า ฮัมฟรีย์ เดวี (Humphrey Davy) ได้พบ โลหะ Alkali หลายชนิดโดยอาศัยแบตเตอรี่ไฟฟ้าของวอลตา และสร้างอาร์ค (Arc) ไฟฟ้าที่ทำาด้วยคาร์บอน ซึ่งเดวีกล่าวว่า ให้แสงสว่างราวกับดวงอาทิตย์ นอกจากนี้วอลตาก็ยังได้เสนอ แนะให้ Antoine – Laurent Lavosier วัดความหนาแน่น และ ความดันไอนำ้าว่าขึ้นกับอุณหภูมิและสัมประสิทธิการขยายตัว ของอากาศอย่างไร โดยใช้แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์ที่ให้ความร้อน

            ตลอดชีวิตวอลตามีเพื่อนนักวิทยาศาสตร์ที่มี ชื่อเสียงหลายคนเช่น โจเซฟ พริสต์ลีย์ (Joseph Priestley)   เบนจามิน  แฟรงคลิน (Benjamin Franklin) หลังจากที่เสียชีวิตไปแล้ว ความมีชื่อเสียงของวอลตาก็ยังเป็นที่จดจำได้จน ทุกวันนี้ เช่นในปี ค.ศ.1876 จิตรกรชื่อ Nicolo Barabino ได้ วาดภาพ The Triumph of Science (ชัยชนะของวิทยาศาสตร์) แสดงผลงานของวอลตา โดยภาพนี้ประดับอยู่ที่พระราชวัง Palazzo of Orsini ในเมือง Genoa ของอิตาลี ซึ่งเป็นภาพที่ วอลตากำลังสาธิตการทำางานของแบตเตอรี่ต่อหน้าอมตะบุคคล มากมาย เช่น Christopher Columbus, Galileo Galilei, Isaac Newton, Johannes Gutenberg, Joseph Montgolfier  และ Napoleon บริเวณกลางภาพมีเทพธิดาแห่งความรู้  ซึ่งมีแสงสว่างปรากฏโดยรอบ นี่เป็นสัญลักษณ์ที่ใช้แทน วิทยาศาสตร์ และพระนางทรงประทับยืนเหนือเทพเจ้าแห่ง ความมืด (Obscurantism) ซึ่งทรงเอนร่างลงแทบพื้นภาพ จึงแสดงให้เห็นว่า วิทยาศาสตร์มีชัยชนะเหนืออวิชา

            ลุถึงปี พ.ศ. 2542 สภามหาวิทยาลัย Pavia ได้อนุมัติ ให้จัดนิทรรศการเปิดห้องทำงานของวอลตา โดยมีเอกสาร และผลงานของวอลตา ประมาณ 15,000 ชิ้น  นับตั้งแต่วอลตาประดิษฐ์แบตเตอร์ได้แล้ว แบตเตอรี่ได้มีวิวัฒนาการมาตามลำดับ จนสามารถจัดแบ่งเป็นยุคได้ดังนี้ คือ

            ยุคแรก เป็นแบตเตอรี่ที่ใช้สังกะสี/คาร์บอนเป็นองค์ประกอบ จากนั้นมีแบตเตอรี่ Leclanché แบตเตอรี่ Gassner แบตเตอรี่ alkaline แบตเตอรี่ปรอทออกไซด์ แบตเตอรี่ Zr/Ag₂O และแบตเตอรี่ Lithium/sulfur dioxide

            ยุคที่สอง เป็นแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด แบตเตอรี่ Nickel-cadmium, แบตเตอรี่ Nickel-metal hydride, แบตเตอรี่ Lithium-ion, แบตเตอรี่ Lithium-polymer และแบตเตอรี่ Lithium-sulfur

            ยุคที่สาม เป็นแบตเตอรี่นาโน ที่ใช้ใยนาโนท่อนาโนลวดนาโนเป็นแอโนด ซึ่งทำด้วยซึลิกอนหรือตะกั่ว แบตเตอรี่ มีแผ่นนาโนที่ทำด้วย SnS₂, หรือระบบแผ่น Si-SIO₂-C ส่วนแอโนดใช้พลวง (Antimony) และอะลูมิเนียม เป็นวัสดุหลัก

ที่มา https://th.wikipedia.org/wiki/แบตเตอรี่

            ในอนาคตของแบตเตอรี่ลิเทียมกำลังได้รับการพัฒนาโดยใช้อิเล็กโทรไลต์ เป็น Li-ion เหลว Polymer หรือ Polymer Compositeทุกวันนี้โลกใช้แบตเตอรี่ประมาณปีละ 4,000 ล้านแบตเตอรี่ เพื่อเพิ่มคุณภาพชีวิตของทุกคน แต่ในเวลาเดียวกันเมื่อแบตเตอรี่หมดประสิทธิภาพแล้วก็ได้สร้างปัญหาสุขภาพ และมลภาวะ เพระแบตเตอรี่บางชนิดมีวัสดุพิษ เช่น ปรอท ตะกั่ว อนึ่งแบตเตอรี่บางชนิดเมื่อไฟหมดแล้ว สามารถนำไปชาร์จไฟซ้ำได้อีก แต่การทำเช่นนี้ทุกครั้งจะทำให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลดลง และแบตเตอรี่อาจระเบิดได้

            การสำรวจจำนวนแบตเตอรี่ที่หมดสภาพทั่วโลกในแต่ละปี พบว่ามีประมาณ 1,000 ล้านเครื่อง ดังนั้น การกำจัดขยะชนิดนี้ และการนำกลับมาใช้ช้ำจึงกำลังเป็นปัญหาใหญ่ในอเมริกา บริษัทผลิตแบตเตอรี่ เช่น Panasonic, Duracell และ Eveready Company ได้ตั้งโครงการนำแบตเตอรี่มาใช้ซ้ำ เช่น แบตเตอรี่ที่ทำด้วย Carbon Zinc, Lithium-ion, Nickel Metal Hydride เป็นแบตเตอรี่ที่ไม่เป็นภัย จึงอาจทิ้งไปในลักษณะของขยะได้ แต่แบตเตอรี่ที่ทำด้วย Ni-Cd, Lead-Acid, Siver Oxide เป็นขยะที่มีพิษจึงต้องนำมาใช้ซ้ำ เพราะถ้านำไปทิ้งรวมกับขยะธรรมดา อาจจะเกิดปฏิกิริยาเคมีทำให้เกิดไฟไหม้เผาขยะ จนเกิดอัคคีภัยได้ ถ้าจะกำจัดแบตเตอรี่เหล่านี้โดยการเผาก็ไม่สมควร เพราะจะทำให้เกิดควันและแก๊สพิษที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งสิ่งเหล่านี้เป็นปัญหาใหญ่อีกหนึ่งปัญหาสำหรับในโลกที่ต้องการพลังงานแต่นักเทคโนโลยียังไม่มีวิธีที่เหมาะสมในการกำจัดขยะที่แบตเตอรี่ได้ให้พลังงานไปจนหมดสิ้นแล้ว

บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของนิตยสาร สสวท. ผู้อ่านสามารถติดตามบทความที่น่าสนใจเพิ่มเติมได้ที่ https://magazine.ipst.ac.th/

บรรณานุกรม

Pancaldi, Guiliano. (2003). Volta: Science and Culture in the Age of Enlightenment. Princeton University Press.