فنون
الجمال والعناية
حِرَف
الثقافة والتاريخ
ترفيه
البيئة
الطعام والمشروبات
الهندسة العكسية
العلوم
رياضة
التقنية
الأجهزة القابلة للارتداء
بطارية غروف الغازية
مترجم
Volt

أنشأه

Volt

3. سبتمبر 2026SE
2
0
0
0
0

بطارية غروف الغازية

كل خلية قبل هذه كانت تحمل وقودها بداخلها. عمود فولتا كان يأكل أقراص الزنك؛ وخلية دانييل كانت تأكل قضيب زنك ومحلول كبريتات النحاس. وحين ينفد المعدن تنتهي الخلية، والسبيل الوحيد إلى طاقة أكبر كان بناء خلية أكبر. في عام 1839 أبلغ ويليام روبرت غروف، وهو محامٍ يمارس الفيزياء في وقت فراغه، عن شيء مختلف في مجلة Philosophical Magazine. غمر نصف شريطين من البلاتين في حمض كبريتيك مخفف، وأغلق النصف العلوي من أحدهما في الهيدروجين والآخر في الأكسجين. أعطت الخلية نحو فولت واحد دون أي معدن يُستهلك داخلها: بقي البلاتين سليمًا، والذي استُهلك هو الغاز. ركّب خمسين خلية فيما سماه بطارية فولتية غازية واستعملها لتحليل الماء كهربائيًا، فأدار التفاعل عكسيًا بنفسه. هذه هي فكرة خلية الوقود كاملةً، وقد جاءت قبل مئة وعشرين عامًا من قدرة أحد على استعمالها. السبب موجود في الخطوة الثالثة: لا يمكن للتفاعل أن يحدث إلا على الخط الذي يلتقي عنده الغاز والسائل والحفّاز، وعلى سلك بلاتيني أملس يكون هذا الخط قصيرًا إلى حد التلاشي. أعطت خلايا غروف جهدًا جيدًا وتيارًا يكاد لا يُذكر. وكل ما جاء بعدها — أسود البلاتين، وألواح موند ولانغر المسامية، وأقطاب بيكون النيكلية المضغوطة، وكومة الأغشية الحديثة — هجوم على تلك المشكلة الهندسية الواحدة. لم يسجّل غروف براءة اختراع قط. نشرها في رسالة، ثم انصرف إلى الجدل حول حفظ الطاقة.
متوسط
٤٥ دقيقة

التعليمات

1

ابنِ نصفي الخلية الغازيين

املأ نصف كأس سعة 250 مل بحمض كبريتيك تركيزه 1 مولاري (خفّف 55 مل من حمض 50% حتى 500 مل، أضف الحمض إلى الماء، مع ارتداء النظارات والقفازات). املأ أنبوبي اختبار بالحمض نفسه، واقلبهما داخل الكأس دون دخول هواء، وثبّتهما بفوهتيهما إلى أسفل. مرّر سلكًا من البلاتين داخل كل أنبوب بحيث يبقى طرفه السفلي في السائل وطرفه العلوي في الجزء الفارغ من الأنبوب.

المواد لهذه الخطوة:

Sulfuric Acid - 50%Sulfuric Acid - 50%60 مل
Platinum WirePlatinum Wire2 قطع
Distilled Water (Lab Grade)Distilled Water (Lab Grade)500 مل

الأدوات المطلوبة:

Borosilicate BeakerBorosilicate Beaker
Test Tube SetTest Tube Set
Lab Safety Goggles (Chemical Splash)Lab Safety Goggles (Chemical Splash)
Chemical-Resistant GlovesChemical-Resistant Gloves
Lab Stand & Clamp SetLab Stand & Clamp Set
2

اشحنها بغازها ثم اقرأها

صِل سلكَي البلاتين بمصدر 3 فولت لمدة 60 ثانية. يتجمع الغاز في أعلى الأنبوبين: هيدروجين على السلك السالب وأكسجين على الموجب، وكمية الهيدروجين نحو الضعف. افصل المصدر وضع المتعدد القياس مباشرة على السلكين نفسيهما. اقرأ جهد الدارة المفتوحة كل 30 ثانية لمدة خمس دقائق ودوّنه. ثم حمّلها بمقاومة 1 كيلوأوم واقرأ الجهد ثانية: التيار هو ذلك الجهد مقسومًا على 1000.

الأدوات المطلوبة:

Adjustable Bench Power SupplyAdjustable Bench Power Supply
Digital Multimeter - Lab GradeDigital Multimeter - Lab Grade
Alligator Clip Test LeadsAlligator Clip Test Leads
1/4W Resistor Kit1/4W Resistor Kit
StopwatchStopwatch
3

اكتشف ما الذي يخنقها

خليتك تحافظ على جهد معقول وتعطي تيارًا بائسًا. هذه هي نتيجة غروف نفسها، ولها أربعة أسباب محتملة. اختبرها بهذا الترتيب: كل اختبار يغيّر شيئًا واحدًا، والإجابة تسمّي عنق الزجاجة.

Flow

Loading...

الأدوات المطلوبة:

Digital Multimeter - Lab GradeDigital Multimeter - Lab Grade
4

الفولت الذي لا يمكنك تجاوزه

Loading Jupyter Notebook...

الأدوات المطلوبة:

Desktop ComputerDesktop Computer
5

التاريخ والسياق

ما نشره غروف (1839، Philosophical Magazine، السلسلة 3، المجلد 14): قطبان من البلاتين، حمض كبريتيك مخفف، هيدروجين فوق أحدهما وأكسجين فوق الآخر، نحو فولت لكل خلية، وخمسون على التوالي. لم تُسجَّل براءة اختراع أبدًا. واسم خلية الوقود ليس له: صاغه لودفيغ موند وكارل لانغر عام 1889 لنسخة ذات ألواح مسامية وحشوة تحمل الإلكتروليت. مواصفة البناء الحديثة (مشتقة، وليست مواصفة غروف): حمض كبريتيك 1 مولاري بدل تركيزه غير المذكور، وسلك بلاتيني بدل الشرائط، ومصدر تغذية مخبري بدل بطارية ثانية لإنتاج الغاز. الكيمياء لم تتغير. لماذا انتظرت: كان البلاتين الحفّاز الوحيد الصالح، والتفاعل لا يجري إلا حيث يتلامس الغاز والحمض والمعدن. أمضى فرانسيس بيكون الفترة من 1932 إلى 1959 في استبدال البلاتين بنيكل مسامي تحت ضغط وبلغ 5 كيلوواط؛ تلك الآلة، لا آلة غروف، هي سلف الخلايا التي طارت في برنامج أبولو. والقراءة الأمينة لغروف أنه أثبت مبدأً وترك الهندسة مفتوحة قرنًا كاملًا.

المواد

3

الأدوات المطلوبة

11

CC0 ملكية عامة

هذا المخطط مُصدر بموجب CC0. يحق لك نسخه وتعديله وتوزيعه واستخدامه لأي غرض، دون طلب إذن.

ادعم الصانع بشراء منتجات عبر مخططه حيث يكسب عمولة الصانع يحددها البائعون، أو أنشئ نسخة جديدة من هذا المخطط وضمّنه كرابط في مخططك لمشاركة الإيرادات.

النقاش

(0)

تسجيل الدخول للمشاركة في النقاش

جارٍ تحميل التعليقات...