Science


బేటరీలు

బేటరీలు అంటే తెలియని వారు అరుదు. టార్చి లైటులో బేటరీలు వాడతాం. పిల్లల ఆటబొమ్మలలో బేటరీలు వాడతాం. కెమేరాలలో, చేతి వాచీలలో, కంప్యూటర్లలో, ఇలా ఎన్ని చోట్లో బేటరీలు వాడతాం. కారులో బేటరీ అత్యవసరం.

బేటరీ అనే మాటకి చాల అర్థాలు ఉన్నాయి. అసలు బేటరీ అంటే ”హాని కలిగించే ఉద్దేశంతో మరొక వ్యక్తిని తాకడం” అని రూఢ్యర్థం.  ఇంగ్లీషులో “ఎస్సాల్ట్ అండ్ బేటరీ” (assault and battery) అంటే “హాని కలిగిస్తానని బెదిరించడం, తాకటం, కొట్టడం” అని అర్థం. ఫిరంగిలని వరసగా అమర్చి కోటగోడలని బాది బద్దలు కొట్టేవారు కనుక బారులు తీర్చిన ఆ ఫిరంగులని క్లుప్తంగా “బేటరీ” అన్నాడు - బెంజమిన్ ఫ్రేంక్లిన్. ఈ మహానుభావుడే విద్యుత్తుని నిల్వ చెయ్యటానికి - మన ఆవకాయ జాడీల వంటి  జాడీలని - వరసగా పేర్చి ఆ వరసని కూడ “బేటరీ” అనే అన్నాడు. ఈ జాడీలని పాఠ్య పుస్తకాలలో “లైడెన్ జాడీ” (లైడెన్ అనే పేరు గల ఊళ్ళో కొన్న జాడీ) లని పిలిచేవారు.

రసాయనిక ప్రక్రియల వల్ల విద్యుత్తుని పుట్టించే ఉపకరణాన్ని “సెల్” అంటారు. కనుక మనం “సెల్” ని  జాడీ (లేదా, కుండ లేదా ఘటం) అనిన్నీ, వరసగా అమర్చిన జాడీలని “బేటరీ” లేదా ఘటమాల అనిన్నీ అనొచ్చు. వాడుకలో - ఇంగ్లీషులోను, తెలుగులోనూ కూడ - ఈ సూక్ష్మాన్ని విస్మరించి అందరూ “బేటరీ” అనేస్తారు;  ఒక ఘటం ఉన్నా బేటరీయే, పది ఘటాల దండ అయినా బేటరీయే, పదివేల ఘటాల దండ అయినా బేటరీయే. ఎక్కువ శక్తి కావాలనుకుంటే దండని పెద్దగా చేస్తాం.

ఏ పేరుతో పిలిచినా, ఏ భాషలో పిలిచినా, బేటరీలు చాల ఖరీదు; అయినా అవి ఇచ్చే సదుపాయం వల్ల వాటి ధరని పట్టించుకోకుండా ఎన్నో  చోట్ల  బేటరీలు వాడతాం. ఉదాహరణకి కరెంటు పోయినప్పుడు ఘటమాల (బేటరీ) ఉన్న కరదీపికో, కొవ్వొత్తో శరణ్యం. ఒక చిన్న AAA సైజు ఘటం ఒకటిన్నర డాలర్లు ఉంటుంది, అమెరికాలో. అది పని చేసినంతసేపు 1.5 వోల్టులు దగ్గర 1.0 ఏంపియరు కరెంటు ఇస్తుంది. ఇలా ఒక గంట సేపు పని చేస్తుంది. అంటే ఆ బేటరీ 1.5 వోల్టులు x 1.0 ఏంపియరు = 1.5 వాట్ ల సామర్ధ్యాన్ని (power), 1.5 వాట్-గంటలు శక్తి (energy) ని ఇస్తుంది. అనగా 1.5 వాట్-గంటల (watt-hours) శక్తి కోసం ఒకటిన్నర డాలర్లు ఖర్చు అవుతోందన్నమాట లేదా “వాట్-గంట” కి డాలరు ఖర్చు పెట్టాలి.  ఈ లెక్కని వెయ్యి వాట్-గంటలు (one kilowatt-hour)  కావాలంటే 1,000 డాలర్లు ఖర్చు పెట్టాలి. అమెరికాలో ఎలక్‌ట్రిక్ కంపెనీ నుండి ఒక కిలోవాట్-అవర్ విద్యుత్తుని కొనుక్కోవాలంటే 10 పైసలు అవుతుంది. పది పైసలకి దొరికే విద్యుత్తు బేటరీ ద్వారా పొందాలంటే వెయ్యి డాలర్లు వెచ్చించాలి. గోడ మీద ప్లగ్గులో దొరికే విద్యుత్తుతో పోల్చితే బేటరీ విద్యుత్తు 10,000 రెట్లు ఎక్కువ ఖరీదు. ఇదే రకం లెక్క భారతీయ పరిస్థితులకి కూడా వెయ్యడం కష్టం కాదు.

విద్యుత్ కారులు (electric cars) వాడుకలోకి రాలేక పోవటానికి ముఖ్య కారణం బేటరీ ఖరీదే. బేటరీలని పదేపదే చార్జి చెయ్యగలిగితే కొంత ఊరట ఉంటుంది. కాని ఎంత మంచి బేటరీని అయినా 500 సార్లు కంటె ఎక్కువ “రీచార్జి” చెయ్యటం కష్టం అవుతోంది. పోనీ, కొద్ది సార్లు వాడి పారేద్దామా అంటే ఉన్న బేటరీని పారేసి కొత్త బేటరీని కొనుక్కోవాలంటే అదీ ఖరీదే. అంతకంటె పెట్రోలు పోసి నడపటం తేలిక, అతి చవక కూడాను.

మనం, ప్రస్తుతం కారులని స్టార్టు చెయ్యటానికి వాడే బేటరీలని “సీసామ్లం”  ఘటమాలలు (lead-acid batteries)  అంటారు. ఇవి కంప్యూటర్లలో వాడే లిథియం-అయాను బేటరీల కంటె చవక. ఈ బేటరీలని కారు స్టార్టు చెయ్యటానికే కాకుండా నడపటానికి కూడ వాడగలిగితే బాగుండిపొయేది. కాని ఈ రకం సీసం-ఆమ్లం బేటరీల “శక్తి సాంద్రత” (energy density) తక్కువ. ఇదే విషయం మరొకలా చెబుతాను. ఒక సీసామ్లం బేటరీలో ఉన్న శక్తి సాంద్రత కంటె అదే బరువున్న లిథియం-అయాను బేటరీలో ఐదు రెట్లు ఎక్కువ శక్తి సాంద్రత ఉంది. ఇందువల్ల సీసామ్లం బేటరీలు వాడి ఎక్కువ దూరం కారు నడపలేము. ఏ 80 కిలోమీటర్లో నడిచేసరికి “చార్జి” అయిపోతుంది. నడపగలిగే దూరం పెంచాలంటే ఎక్కువ బేటరీలు వాడాలి. అప్పుడు అవి ఎక్కువ స్థలం ఆక్రమించటమే కాకుండా ఎక్కువ బరువు ఉంటాయి. కనుక దూరప్రయాణాలు చెయ్యాలంటే శక్తి-సాంద్రత ఉన్న బేటరీలని వాడాలి. ఆ రకం బేటరీలు నిర్మించటం ఎలాగో మనకి ఇంకా బోధపడటం లేదు. ఇది విద్యార్థులకి ఒక మంచి పరిశోధనాంశం.

నూటఏభై ఏళ్ల కిందట మనకి విద్యుత్తు కావాలంటే బేటరీలే శరణ్యం. టెలిగ్రాములు బేటరీ శక్తి సహాయంతోటే పంపేవారు. పెద్ద ఎత్తున ఉత్పత్తి చెయ్యటం మొదలుపెట్టేక విద్యుత్తు “కారు చవక” అయిపోయింది. దానితో దుబారా కూడ ఎక్కువ అయింది. అమెరికాలో చాలా ఇళ్లల్లోనూ, ఆఫీసులలోనూ రాత్రి, పగలు దీపాలు అలా వెలుగుతూనే ఉంటాయి. వాతనియంత్రణ యంత్రాలు (ఎయిర్ కండిషనర్లు) అలా 24 గంటలు పని చేస్తూనే ఉండాలి. ఎంత విద్యుత్తు ఉత్పత్తి చేసినా మన అవసరాలకి సరిపోవటం లేదు. జల విద్యుత్తుతో కొన్ని ఇబ్బందులు ఉన్నాయి. శిలాజ ఇంధనాలు (fossil fuels) వాడితే భూగోళం వేడెక్కిపోతోంది. అణు విద్యుత్తు వల్ల వికిరణ నిష్యందం (radiation leak) ప్రమాదాలకి అవకాశాలు ఎక్కువ. సౌర విద్యుత్తు సమర్ధవంతంగా ఉత్పత్తి చెయ్యలేక పోతున్నాం. ఉదజని వాయువుని ఇంధనంగా వాడాలంటే సాంకేతికమైన సవాళ్లు ఎన్నో ఎదుర్కోవాలి.

దీపాలు ఆర్పేసుకుని పడుక్కొండిరా అంటే జనాభా పెరిగిపోతోంది!

 

**** సశేషం ****

Sources:
https://car-images.bauersecure.com/pagefiles/79892/electric_car_13.jpg
https://images.hgmsites.net/med/honda-fcv_100529192_m.jpg

అభిమానవంతుడు ఎన్ని కష్టాలు వచ్చినా చెడ్డపనులు చేయడు – భర్తృహరి