बॅटरी चा शोध

Alessandro Volta

अलीसॅनड्रो व्होल्टा : बॅटरीचा जनक

बॅटरी.  आज वीजेप्रमाणेच बॅटरीसुद्धा आपल्या दैनंदिन जीवनाचा अविभाज्य घटक आहे.  मोबाईलची बॅटरी, लॅपटॉपची बॅटरी, घड्याळाची बॅटरी, दोन-चाकी वाहनांची बॅटरी आणि एव्हडच नाही तर वीज गेल्यानंतर बॅक-अपसाठी आवश्यक असते ती इन्व्हर्टरची बॅटरी. आज जेंव्हा सर्वत्र संगनकीकरण होऊन 'डाटा' साठवून ठेवनं जोखमीचं काम झालं असल्यामुळे बॅटरीच महत्व जास्तच वाढलं. आपण वापरतो त्या विजेच्या निर्मितीचा शोध लागण्याआधी वैज्ञानिकांनी बॅटरीचा शोध लागला, हे विशेष. हा महत्वाचा शोध लावणाऱ्या वैज्ञानिकांच नाव होतं- अलीसॅनड्रो व्होल्टा. आणि हा शोध लागला एका छोट्या प्राण्याच्या प्रयोगातून. तो प्राणी म्हणजे एक बेडुक ! 

इटलीचा वैज्ञानिक, गल्व्हणीच्या संशोधनापूर्वी  वैज्ञानिकांना वीजेचे दोन प्रकार  माहित होते एक म्हणचे आकाशात चमकणारी नैसर्गिक वीज आणि दुसरी घर्षणाने तयार होणारी  इलेक्ट्रिस्टस्टिक म्हणजेच कृत्रिम स्थिरवीज. कृत्रिम स्थिर विजेचा शोध लागूनही त्याचा पाहिजे तेव्हडा उपयोग होत नव्हता. इलेक्ट्रोस्टस्टिक जनरेटर, इलेक्ट्रोस्टस्टिक बॅटरीचा उपयोग त्याकाळी काही वैज्ञानिक प्रयोगासाठी करत. तर जादूगार थोडं चमत्कार, मनोरंजन करण्यासाठी करत. थोडक्यात विजेला तेव्हड महत्व नव्हतंच. गल्व्हणीच्या प्रयोगानंतर मात्र विजेच्या शोधाला एक नवीन कलाटणी मिळाली. 

गॅलवानीचे विजेसंबंधित अनेक प्रयोग केले होते. त्यापैकी त्याचा बेडकाचा प्रयोग खूप महत्त्वाचा होता. या प्रयोगात गल्व्हनीनं एका मृत बेडकाचा पाय प्रयोगासाठी घेऊन त्यास इलेक्ट्रोस्टस्टिक जनरेटरन स्पर्श केला असता त्या पायानं त्यात जीव आल्यासारखं जोरात झटका मारत होता. मग त्यानं हाच प्रयोग इलेक्ट्रोस्टस्टिक जनरेटर न वापरता केला. त्यानं फक्त एका लोखंडी फेन्सला बेडकाचा पाय बांधून त्यास पितळी हुकने स्पर्श केला असता बेडकाच्या पायाने झटका दिला. या प्रयोगावरून गॅलवानी या निष्कर्षावर पोहचला कि बेडकाच्या शरीरात एक प्रकारची वीज निर्मिती होत असावी. त्या विजेस त्यानं बायोइलेक्ट्रिसिटी असं नावंही दिलं. गल्व्हणीच्या या प्रयोगाने जगात एकच खळबळ माजली. कारण गल्व्हनीनं बायोइलेक्ट्रिसिटी हा विजेचा तिसरा प्रकार समोर आणला होता.लुईजी गल्व्हनीच्याच प्रयोगाला व्होल्टानं आपल्या परीने निरीक्षण आणि पडताळणी केली. त्या प्रयोगाकडं बघण्याचा दृष्टिकोन बदलला आणि बॅटरीचा शोध लागला.

 

अलिसांद्रो व्होल्टाचा जन्म १८ फेब्रुवारी, १७४५ साली इटली देशातील कोमो, लोंबर्डी येथे झाला. एका सुसंस्कृत कुटुंबात जन्मलेल्या व्होल्टाचा वडिलांची परिस्थिती बेताचीच होती. जन्म होऊन साधारण चार वर्षे तो व्यवस्थित बोलतही नव्हता. बोलतच नसल्यामुळं व्होल्टाच्या बुद्धिमत्तेबद्दल त्याचे कुटुंब नेहमी सांशक असत. त्यामुळं त्याचे पालक त्याचा भविष्यबद्दल नेहमी चिंतेत असायचे. त्यातच घरची आर्थिक स्थिती चांगली नसल्यामुळं पैशाची कायम चणचण असे. दैनंदिन गरजा पूर्ण करण्यासाठी त्याच्या वडलांनी भरपूर कर्जाचं डोंगर उभं केलं होतं.  व्होल्टा नेमक्या सात वर्षाचा असतानाच व्होल्टाच्या वडलाचं निधन झालं. शाळेत औपचारिक शिक्षण घेनं शक्य नसल्यामुळं छोट्या व्होल्टाच शिक्षण घरीच झालं.   बारा वर्षाचा होईपर्यंत त्याचे काकाच त्याला घरी शिकवत. नंतरच शिक्षण jesuit बोर्डिंग शाळेत झालं. Jesuit शालेच शिक्षण निःशुल्क होतं पण त्यांची एक अट होती की व्होल्टानं चर्चमध्ये प्रिस्ट व्हावं. व्होल्टच्या पालकांचा त्याला विरोध होता. त्यामुळं चार वर्षांनंतर व्होल्टाच्या पालकांनी त्याला शाळेतून काढलं. त्यांची इच्छा होती की व्हॉल्टन वकील बनून नाव कमवाव पण व्हॉल्टला विज्ञानाची आवड होती. विज्ञानाशिवाय व्हॉल्टला विविध भाषा शिकण्याची आवड होती. शाळेत असताना व्होल्टान लॅटिन, फ्रेंच, इंग्लिश आणि जर्मन भाषा अवगत केली होती. पुढं या भाषेचा उपयोग त्याला आपले वैज्ञानिक प्रयोग जगासमोर मांडण्यासाठी झाला. वयाच्या अठराव्या वर्षीच त्यानं इलेक्ट्रिसिटीवर अभ्यास करायला सुरुवात केली. आपले विजेसंबंधित विचार तो समकालीन वैज्ञानिकासमीर मांडत असे आणि त्यावर त्यांची प्रतिक्रिया समजून घेतं असे. 

Guilio Cesare Gattoni हा व्होल्टचा मित्र होता. तो खूप श्रीमंत होता. त्याची स्वतःची प्रयोगशाळा होती. व्हॉल्टला मदत व्हावी म्हणून त्यानं किती तरी वर्ष प्रयोगशाळा प्रयोगासाठी दिली होती.  वर्ष १७६५ मध्ये व्हॉल्टन पहिला वैज्ञानिक प्रबंध लिहून तो Giambatista Beccaria यापुढं सादर केला होता. हा प्रबंध विविध वस्तूच्या घर्षणाने तयार होणाऱ्या स्थिरवीज म्हणजेच ट्रायबायोइलेक्ट्रिकबद्दल होता.  १७६९ मध्ये व्हॉल्टन स्थिरवीज मूळ होणार आकर्षण आणि  रिपल्शन याचा सविस्तर अभ्यास करून त्याची गुरुत्वाकर्षण शक्तीसोबत तुलना केली.  परिणाम या विषयावर प्रबंध लिहिला. काही काळ व्हॉल्टन  वेगवेगळ्या शाळेला भेट देऊन त्यांना मार्गदर्शन केलं. शाळेत विद्यार्थ्यांना विज्ञान आणि भाषा शिकविल्या जाव्या अस त्याला वाटत असे. एव्हडच नाही तर काही दिवस त्यान कोमो पब्लिक स्कुलमध्ये भौतिकशास्त्र हा विषय शिकवला.  जोसेफ प्रिस्टलेच्या वेगवेगळ्या प्रबंधाचा व्हॉल्टन अभ्यास केला होता. जेंव्हा त्यानं स्थिरवीज तयार करणाऱ्या इलेक्ट्रोपोरसचा शोध लावला तेंव्हा त्यानं हि माहिती खास जोसेफ प्रिस्टलेला कळवली. व्हॉल्टला याद्वारे जाणून घ्यायचं होतं की हा शोध लावणारा तो पहिला आहे किंवा नाही. पण या आधी हा शोध १७६२ मध्ये Johann Wilcke यानं लावला होता. तरी व्हॉल्टन आपलं संशोधन चालू ठेवावं अस प्रिस्टलेनं सांगितलं.

व्हॉल्टन फक्त विजेसंबंधीत प्रयोग केले असं मुळीच नाही. आपल्या प्रयोगाद्वारे १७७६ मध्ये मिथेन गेस वेगळा करण्याचा शोध हि व्हॉल्टन लावला. मिथेनगॅस आणि हवेच मिश्रण एका बंद पात्रात घेऊन 'इलेक्ट्रिक स्पार्क' द्वारे स्फोट घडू शकत हे त्यानं दाखवून दिलं. अशा प्रकारे एक शोध लावत असताना व्हॉल्टन इतर शोधहि लावले.

तसेच उत्तम श्वास घेण्यासाठी हवेतील ऑक्सिजनच प्रमाण चांगलं असावं लागतं.  ते प्रमाण व्यवस्थित आहे किंवा नाही हे मोजण्यासाठी १७७७ मध्ये व्हॉल्टन वातावरणातील ऑक्सिजनचं प्रमाण मोजणाऱ्या युडिओमीटरचा शोध लावला. यासाठी त्यानं हैड्रोजन वायूचा उपयोग केला होता. हवेतील ऑक्सिजन जेंव्हा हायड्रोजनच्या संपर्कात येत तेंव्हा रासायनिक प्रक्रिया होऊन पाणी तयार होतं.  त्यामुळं जेव्हड  युडिओमीटरमध्ये असलेला हायड्रोजन वायू कमी होईल तेव्हड हवेतील ऑक्सिजन जास्त अस समजलं जायी.

आपल्या वेगवेगळ्या वैज्ञानिक प्रयोगामुळं इटलीमध्ये व्होल्टा प्रचंड प्रसिद्ध होता. पण इटलीच्या बाहेर त्याचं नावं नव्हतं. इतर जगाला आपल्या प्रयोगाची माहिती व्हावी म्हणून व्होल्टानं इतर देशांच्या वैज्ञानिकाशी भेटीगाठी वाढवल्या. त्यासाठी १७७७ मध्ये तो स्वित्झर्लंड फ्रांससारख्या देशात सफरीसाठी गेला होता. १७७८ मध्ये व्हॉल्टन अजून एक महत्वाचा शोध लावला. त्यानं जगाला दाखवून दिलं कि एखाद्या कॅपसीटरचं इलेक्ट्रिक पोटेन्शियल त्या  कॅपसीटर च्या इलेक्ट्रिक चार्जेसवर अवलबुन असत. त्यालाच पुढं व्होल्टेज अस नाव देण्यात आलं. आपल्या प्रयोगाची माहिती बाहेरील जगास व्हावी म्हणून व्होल्टा युरोपातील मोठं मोठया वैज्ञानिक केंद्राशी भेट देऊन आपल्या संशोधनाचे  प्रात्याक्षिक दाखवत असे. 

प्रसिद्ध वैज्ञानिक बेंजामिन फ्रेंक्लिन तसेच अंटोने लावोइझियर Antoine Lavoisier यांनी व्होल्टाचे प्रयोग पहिले होते. हळूहळू इटली बाहेर व्हॉल्टची ख्याती वाढतं होती. १७८२ मध्ये व्हॉल्टने इलेक्ट्रिक ऊर्जा संग्रहित ठेवणाऱ्या कँडेन्सरवर एक प्रबंध लिहिला. या कँडेन्सरचा उपयोग तो इतर विजेचे प्रयोग करण्यासाठी करत असे.

१७८८ मध्ये त्यानं अचूक इलेक्ट्रिक चार्ज मोजणाऱ्या एका इलेक्ट्रोस्कोपचा शोध लावला. १७९० मध्ये व्हॉल्टन वायूच्या गुणधर्माबद्दल संशोधन करून  तापमानाचा त्यांच्या आकारमानावर होणारा परिणामावर अभ्यास केला. अशा प्रकारे व्होल्टानविविध विषयावर संशोधन करून संपूर्ण युरोपमध्ये नाव कमावलं. त्याच्या विजेच्या प्रयोगाची दखल घेऊन लंडनमधील रॉयल सोसायटीनं १७९१मध्ये त्याची फेलोसाठी निवड केली. व्होल्टाच्या विजेविषयी अतुलनीय कार्याबद्दल वयाच्या ५० व्या वर्षी त्याला लंडनमधील रॉयल सोसायटीचा अत्यंत मानाचा कोप्ले मेडलनं सन्मानित करण्यात आलं.

बॅटरीचा शोध : 

असा कुणी विचार केला नसेल कि एका बेडकाच्या प्रयोगावरील वादाचा शेवट एका बॅटरीच्या शोधात होईल म्हणून. विशेष म्हणजे बॅटरीचा शोध लावण्यासाठी व्होल्टान स्वतः काहीच प्रयत्न केले नव्हते. त्यानं फक्त एका वैज्ञानिकान काढलेल्या निष्कृशाला आव्हान दिलं होतं. तो वैज्ञानिक म्हणचे इटलीचाच -  गल्व्हनी होता. 

गल्व्हनीन बेडकाला लोखण्ड आणि तांब्याच्या धातूचा स्पर्श केला असता बेडकांच्या पाय झटके देत असल्याचे दाखवून दिलं होतं. हे दुसरं तिसरं काही नसून बेडकाच शरीरच विद्युतनिर्मिती करत असं गल्व्हनीला वाटलं. ज्याप्रमाणे काही समुद्रीमास्यांच्या शरीर वीजनिर्मिती करतं त्याचप्रमाणे बेडकाच्या तसेच इतर प्राण्याच्या शरीरसुद्धा वीजनिर्मिती करत असावं.  १७९१ मध्ये गल्व्हनीनं जगजाहीर केलं की त्यानं प्राण्यांपासून तयार होणाऱ्या नवीन विजेचा शोध लावला. त्याच म्हणन होतं की प्राण्याचं शरीर वीजनिर्मिती करत आणि त्यांच्या शरीरातील मजातंतूमध्ये वाहणाऱ्या द्रव्याद्वारे ते इतर अवयवात वाहत असावी आणि त्यामुळंच त्यांचया शरीराची हालचाल होत असावी. 

व्होल्टा धार्मिक तसेच तत्त्वनिष्ठ होता. त्याचा विज्ञानावर गाढ विश्वास होता. प्राण्याच्या शरीरात वीज निर्मिती होणे म्हणजेच देवाने प्राण्यांना वीजनिर्मितीच वरदान दिल्यासारखं ठरतं होतं. थोडक्यात हा धार्मिकतेचा प्रश्न होता.  व्हॉल्टला हा विचार एखाद्या जादूसारखा वाटत होता. आणि विज्ञानात अशा गोष्टीला थारा नसते. व्होल्टाच मत होतं कि वीज त्या बेडकाच्या शरीरात होतं नसून बाहेरील दोन धातूच्या पट्यामूळ वीज निर्मिती होते. या भिन्न विचारामूळ गल्व्हनी आणि व्होल्टा यामध्ये वाद सुरू झाला. गल्व्हनी आपल्या मतावर ठाम होता तर व्होल्टा त्याशी किंचित सहमत नव्हता. 

गल्व्हनीचा प्रयोग आणि बायोइलेक्ट्रिसिटीची सर्वत्र चर्चा होत होती पण व्होल्टा त्याशी सहमत नव्हता. त्याचा त्याप्रयोगाकडं बघण्याचा दृष्टिकोन वेगळा होता. १७९२ मध्ये त्यानं गल्व्हणीच्या प्रयोगाचा खूप अभ्यास केला. वेगवेगळ्या धातूच्या पट्टया वापरून त्यानं बेडकाचा प्रयोग करून पाहिला असता त्याच्या लक्षात आले की समान धातूच्या पट्ट्याने बेडकास स्पर्श केला असता त्यावर काहीही परिणाम होतं नव्हता. एव्हढंच नव्हे तर एका बेडकास विविध धातूच्या दोन पट्ट्याने  स्पर्श केले असता वेगवेगळा परिणाम मिळत असे. या वरून व्होल्टा या निष्कर्षावर पोहचला कि वीज बेडकाच्या शरीरात नसून ती दोन विभिन्न धातूच्या पट्यामुळं तयार होतं होती. बेडकाच्या शरीरातील द्रव्य हे इलेक्ट्रोलाइटचं काम करत होते.  थोडक्यात वीजनिर्मितीसाठी बेडूक किंवा इतर प्राण्यांच्या अवयवाची आवश्यकता नाही हे व्होल्टान दाखवून दिलं.  त्यासाठी बेडकाच्या शरीरातील द्रव्याऐवजी साधं मिठाचं पाणी आणि दोन भिन्न धातूच्या पट्या वीज निर्मितीसाठी पुरे आहेत हे व्होल्टान दाखवून दिलं. त्याला त्यानं 'इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स'  असं नावं दिलं. वेगवेगळ्या धातूच्या परिणामाचा अभ्यास करून व्होल्टान त्या धातूचे उतरत्याक्रमान यादीच तयार केली. अनुक्रमे झिंक,लेड,टिन, आयर्न, कॉपर, सिल्वर, गोल्ड, ग्राफाइट आणि मॅगनिझ अशी ती यादी होती. थोडक्यात झिंक आणि ग्राफाईट मूळे मिळणारा इलेक्ट्रोमोटिव्ही फोर्स हा झिंक-टिन पेक्षा जास्त असा त्यानं शोध लावला. बऱ्याच दिवस अभ्यास करून व्होल्टान १७९७ मध्ये कॉन्टॅक्ट 'थेअरी ऑफ इलेक्ट्रीसिटी'  पूर्ण केला. बेडकाला बाजूला सारून त्यानं थोडं किंचितसं खारट मिठाचं पाणी किंवा सौम्य आम्ल वापरून त्यानं प्रयोग केले. तसेच दोन वेगळ्या धातूचे तुकडे जिभेला लावले असता जिभेला झटका बसत असल्याचं व्होल्टाच्या लक्षात आलं. 

वर्ष १८०० मध्ये व्होल्टान सिल्वर आणि झिंकच्या पट्ट्या वापरून प्रयोग केला. एका कपात सौम्य आम्ल घेऊन जेंव्हा दोन पट्या त्या आम्लात बुडवल्या असता त्याद्वारे इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स तयार होत होता. अशा वेळी त्या कपात बोट बुडवले असता विजेचा झटका लागत असे.

 पुढं व्होल्टान अनेक सिल्वर, झिंकच्या पट्ट्या आणि त्यामध्ये ओलसर कागद किंवा कपडा एकमेकांवर रचून इलेक्ट्रोमोटिव्ही फोर्स म्हणजेच व्होल्टेज कितीतरी पटीनं वाढत असल्याचे निदर्शनात आलं. यालाच 'व्होल्टायीक पाईल' असं नावं देण्यात आलं. आणि अशा प्रकारे सतत करंट देणाऱ्या बॅटरीचा जन्म झाला. १८०० मध्ये आपला बॅटरीविषयीचा प्रबंध व्होल्टान इंग्लडच्या रॉयल सोसायटीला सादर केला.  रॉयल सोसायटीच्या जोसेफ बँकन तो सर्व वैज्ञानिका पुढं मांडून त्यावर चर्चा केली आणि तो प्रसिद्धीला दिला गेला. 

व्होल्टाच्या विजेच्या बॅटरीच्या शोधामुळं संपूर्ण वैज्ञानिक दुनियेत एक प्रकारची क्रांती घडली. व्होल्टाचा प्रयोग करून वैज्ञानिक आता पाहिजे तेव्हडी वीज निर्मिती, विजे संबंधी अभ्यास करू शकत होते. एव्हडच नाही तर रसायनशास्त्राचे वैज्ञानिकाला रासायनिक पदार्थाचा अभ्यास करणे सोपे झाले होते. विविध रासायनिक पदार्थ इलेक्ट्रोलाईटसारखे वापरून त्याचा अभ्यास ते करत होते. त्याकाळी सिल्वर आणि कॉपरचे नाणे चलनात होते त्यामुळं ते दोन नाणे वापरून वैज्ञानिक सहज एक छोटी बॅटरी तयार करत असतं. 

व्होल्टाच्या विजेच्या शोधामूळ रसायनशास्त्रासंबधित वैज्ञानिकाला एक प्रकारची मदतच झाली. व्होल्टाच्या शोधाच्या काही दिवसातच इंग्लिश भौगोलशास्त्रज्ञ विलियम निकोलसन आणि अंथोनी कारलीसलनं पाण्याचे विघटन करून ऑक्सिजन आणि हायड्रोजन वेगळं करण्याचा प्रयोग केला.  व्होल्टानं तर बॅटरीसंबंधित अनेक शोध लागत गेले. हंफ्री डेव्हिन एक शक्तिशाली बॅटरी तयार केली. ती वापरून त्यानं अनेक प्रयोग केले. पुढं बॅटरीसाठी त्यानं बेरियम, कॅल्शियम, लिथियम, मॅग्नेशियम, पोटेशीयम,सोडियम इत्यादी वापरून बघितलं. 

१८०१ मध्ये व्होल्टान आपल्या बॅटरीच प्रात्यक्षिक नेपोलियन बोनापार समोर करून दाखवल. तो प्रयोग बघून नेपोलियन अत्यंत प्रसन्न झाला आणि त्यानं व्होल्टाला अरिस्टोक्रेटचा 'किताब दिला.

व्होल्टाची बॅटरी वापरून १८२० मध्ये हंस क्रिस्टीयन ओरस्टेडनं वीज आणि चुंबकत्वाचा प्रयोग करून बघितला. फॅराडेन व्होल्टाच्या प्रयोगाचा अभ्यास करून इलेक्ट्रिक मोटारचा शोध लावला. अशा प्रकारे व्होल्टामुळं विद्युत वैज्ञानिक युगात एक प्रकारची क्रांती घडली. आज आपण जी बॅटरी वापरतो त्याची सुरुवात एका बेडकाच्या प्रयोगापासून झाली, हे निश्चित!

व्होल्टानं फक्त विजेच्या विज्ञानात शोध लावले असं नाही. त्याला विविध भाषेचं ज्ञान होतं. तो उत्तम प्रकारे इंग्लिश, जर्मन, लॅटिन आणि फ्रेंच भाषा बोलायचा. वर्ष १७७७ मध्ये त्यान स्वित्झर्लंडमध्ये अध्यपकाची नोकरी केली, वर्ष १७७९ मध्ये तो परत इटलीला आला आणि पविहा विद्यापीठात त्यान प्राध्यापक म्हणून रुजू झाला. १७९४ मध्ये व्होल्टाचं टेरेसा पेरेग्रीनीसोबत लग्न झालं तिच्यापासून त्याला तीन मुलं झाली

वयाच्या ७४ वर्षापर्यंत व्होल्टासनं व्होल्टायीक बॅटरी, कपॅसिटर आणि इलेट्रोफोर्सच्या प्रयोग करून  विद्यापीठात मोठं नाव कमावलं होतं. शेवटच्या दिवसात व्होल्टासन आपलं जीवन आपल्या पत्नी आणि तीन मुलासोबत व्यतीत केलं.  मार्च ५, १८२७, वयाच्या ८२ व्या वर्षी त्याच निधन झाल. विजेच्या विज्ञानातील त्याच्या अमोल शोधाची पावती म्हणून विजेच्या भारच्या ऐकेकाला व्हॉल्ट असं नाव देण्यात आलं.

व्होल्टाच्या मृत्यूनंतर विजेच्या भारच एकक व्हॉल्ट म्हणून ठेवण्यात आलं. तसेच युरो चलन येण्याआधी त्याचा फोटो 10000 लायर नोटवर झळकला. त्याच्या जीवनगौरव म्हणून कोमोमध्ये व्हॉल्टच्या नावाने एक म्युझियम बनवण्यात आलं. व्हॉल्टचा जन्मदिवस बॅटरी दिवस म्हणून साजरा करतात.

© प्रेम जैस्वाल 9822108775

छ संभाजीनगर महाराष्ट्र