คุณคงจะเข้าใจความรู้สึก
เวลาโทรศัพท์ของคุณส่งเสียง คร่ำครวญครั้งสุดท้าย "ปี๊ป"
แล้วตัดสายคุณทิ้งไป โดยที่คุณยังพูดไม่จบ
ตอนนั้น คุณอาจจะอยาก เขวี้ยงแบตเตอรี่ทิ้ง
มากกว่าจะชื่นชมมัน
แต่แบตเตอรี่เป็นชัยชนะ ของวงการวิทยาศาสตร์
มันทำให้สมาร์ทโฟนและเทคโนโลยีอื่นๆ ทำงานต่อไปได้
โดยเราที่ไม่ต้องไปวุ่นวาย กับสายไฟยุ่งเหยิง
แต่แบตเตอรี่ที่ดีที่สุด ก็ยังเสื่อมสภาพลงทุกวัน
มันค่อยๆ สูญเสียประสิทธิภาพ และหมดอายุในที่สุด
แล้วทำไมมันถึงเป็นอย่างนั้น
แบตเตอรี่สามารถเก็บประจุไฟฟ้า มากมายได้อย่างไร
ทุกอย่างเริ่มขึ้นในช่วงทศวรรษ 1780 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีสองคน
ลุยจิ กัลวานี และ อเลสซานโดร โวลตา
และกบตัวหนึ่ง
เล่ากันว่าขณะที่กัลวานีกำลังศึกษาขาของกบ
เขาเอาเครื่องมือโลหะ เขี่ยไปที่เส้นประสาทเส้นหนึ่ง
ทำให้กล้ามเนื้อที่ขากบกระตุก
กัลวานีเรียกมันว่า ไฟฟ้าจากสัตว์
โดยเชื่อว่าไฟฟ้าประเภทนั้น ถูกเก็บไว้ในสิ่งมีชีวิตทุกอย่าง
แต่โวลตาไม่เห็นด้วย
แย้งว่าโลหะต่างหากที่ทำให้ขากระตุก
ในที่สุดการโต้เถียงก็ตกลงกันได้ ด้วยการทดลองสุดล้ำของโวลตา
เขาทดสอบความคิดของเขา ด้วยแท่งสังกะสีสลับกับทองแดง
คั่นด้วยกระดาษหรือผ้า ชุบด้วยน้ำเกลือ
สิ่งที่เกิดขึ้นในแท่งของโวลตาคือสิ่งที่ นักเคมีเรียกว่า ออกซิเดชั่นและรีดัคชั่น
สังกะสีทำปฏิกริยาออกซิไดซ์ ซึ่งก็คือ มันเสียอิเลคตรอน
ประจุในน้ำรับอิเลคตรอนมา ผ่านทางปฏิกริยารีดัคชั่น
แล้วกลายเป็นแกสไฮโดรเจนออกมา
โวลตาอาจจะช็อค ถ้าได้รู้เรื่องสุดท้ายนี่
เขาคิดว่าปฏิกริยาเกิดขึ้นในสังกะสี
ไม่ใช่ในสารละลาย
อย่างไรก็ตาม ทุกวันนี้ เราให้เกียรติการค้นพบของโวลตา
ด้วยการตั้งชื่อหน่วยมาตรฐาน ของไฟฟ้าว่า "โวลต์"
วงจรออกซิเดชั่น-รีดัคชั่น สร้างกระแสการไหล ของอิเลคตรอนระหว่างสารสองชนิด
และถ้าคุณต่อหลอดไฟหรือเครื่องดูดฝุ่น ระหว่างสองสารนี้
คุณจะให้พลังงานกับมัน
ตั้งแต่ศตวรรษที่ 17 นักวิทยาศาสตร์ ได้พัฒนารูปแบบของโวลตา
พวกเขาแทนที่สารละลายด้วยเซลล์แห้ง ที่บรรจุด้วยสารเคมีแบบเปียก
แต่หลักการยังคงเหมือนเดิม
โลหะทำปฏิกริยาออกซิไดซ์ ปล่อยอิเลคตรอนออกทำงาน
และรับอิเลคตรอนกลับมา โดยการเกิดปฏิกริยารีดัคชั่น
แต่แบตเตอรี่มีปริมาณโลหะจำกัด
และเมื่อส่วนใหญ่ถูกออกซิไดซ์ แบตเตอรี่ก็หมด
แบตเตอรี่ชาร์จได้จึงเป็น การแก้ปัญหาชั่วคราวสำหรับปัญหานี้
ด้วยการทำให้ปฏิกริยา ออกซิเดชั่น-รีดัคชั่นย้อนกลับได้
อิเลคตรอนสามารถไหลย้อน ในทิศทางตรงข้าม
ด้วยการชาร์จไฟ
การเสียบปลั๊กเพื่อดึงกระแสไฟฟ้า มาจากเต้าไฟที่ผนัง
ทำให้เกิดปฏิกริยา สร้างโลหะขึ้นใหม่
ทำให้มีอิเลคตรอนมากพอสำหรับออกซิเดชั่น เมื่อคุณต้องการมันในครั้งต่อไป
ทว่า แม้แต่แบตเตอรี่ชาร์จได้ ก็ไม่คงทนตลอดกาล
เมื่อเวลาผ่านไป การเกิดซ้ำๆของปฏิกริยา ทำให้เกิดความไม่สมบูรณ์
และความไม่สม่ำเสมอที่ผิวโลหะ ทำให้มันไม่สามารถออกซิไดซ์ได้อย่างสมบูรณ์
อิเลคตรอนจะไม่ไหลผ่านวงจรอีก
แบตเตอรี่ก็จะเสีย
แบตเตอรี่ชาร์จได้บางตัว
จะเสียหลังจากการชาร์จซ้ำ ไม่กี่ร้อยครั้ง
ในขณะที่แบตเตอรี่รุ่นใหม่จะไม่เสีย และใช้งานได้หลายพันครั้ง
แบตเตอรี่ในอนาคต อาจจะเป็นแผ่นบางๆ เบาๆ
และทำงานด้วยหลักการควอนตัมฟิสิกส์
ใช้ชาร์จซ้ำได้หลายแสนครั้ง
แต่จนกว่านักวิทยาศาสตร์จะหาทาง ใช้ประโยชน์จากการเคลื่อนที่
เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ของคุณ เหมือนรถยนต์
หรือการติดแผ่นโซลาร์เซลล์ บนอุปกรณ์ของคุณ
การเสียบปลั๊กสายชาร์จเข้าที่ผนัง
แทนที่จะใช้แบตเตอรี่จนหมด
เป็นวิธีที่ดีที่สุดที่จะป้องกันไม่ให้เกิด "เสียงปิ๊ป" แบตหมดอีก