Історія створення акумуляторів

Одним з найбільш чудових і оригінальних відкриттів за останні 400 років було відкриття електрики.

Ви запитаєте, чи було електрику навколо до цього? Відповідь можливо набагато довший, ніж просто "так". Для практичного використання, електрику з'явилося в нашому розпорядженні, починаючи з середини XIX століття, і спочатку в дуже обмеженому вигляді. На світовій виставці в Парижі в 1900, наприклад, однією з головних визначних пам'яток був освітлений за допомогою електрики міст через річку Сена.

Найперший метод виробництва електрики полягав у створенні статичного заряду. У 1660, Отто фон Гуерік (Otto von Guericke) побудував першу електричну машину, яка складалася з великого сірчаного кулі який, будучи натертим, притягував пір'я і маленькі шматочки паперу. Гуерік довів, що вироблені іскри були електричного походження.

Вперше, статичну електрику було запропоновано використовувати в так званому "електричному пістолеті", винайденому Алессандро Вольта (Alessandro Volta) (1745-1827). Електричний дріт містився у флягу, заповнену метаном. При проскакування електричної іскри через провід, фляга вибухала.

Потім Вольта задумався про використання цього винаходу для зв'язку на великій відстані, хоча передавати можна було тільки один біт інформації.

Залізний дріт, підтримуваний дерев'яними стовпами повинен був бути натягнутий від Комо до Mілана в Італії. У точці призначення, провід закінчувався у флязі, заповненої газом метану. За командою, електрична іскра посилалася б проводом, який підірвав би електричний пістолет, щоб сигналізувати про закодованому подію. Але ця лінія зв'язку так ніколи і не була побудована.

У 1791, під час роботи в Болонському університеті, Луїджі Галвані (Luigi Galvani) виявив, що мускул жаби скорочується, якщо до нього доторкнутися металевим об'єктом. Це явище отримало назву "тваринної електрики". Згодом теорія тваринної електрики була спростована. Натхнений цими експериментами, Вольта почав ряд досліджень, використовуючи цинк, свинець, олово або залізо в якості позитивних пластини, і мідь, срібло, золото або графіт в якості негативних пластин.

У 1800 році, Вольта виявив, що при використанні деяких рідин в якості провідника, щоб забезпечити хімічну реакцію між металами або електродами, створюється безперервний потік електричної сили. Це призвело до винаходу першого осередку Вольта . Далі, Вольта виявив, що напруга збільшується, якщо осередки Вольта скласти один з одним.

У тому ж самому році, Вольта доповів про своє відкриття безперервного джерела електрики перед Королівським Товариством Лондона. Експерименти більше не були обмежені коротким показом іскор, які тривали частки секунди. Тепер став доступний нескінченний потік електричного струму.

Франція була одна з перших націй, які офіційно визнали відкриття Вольти. У той час, Франція прагнула до нових наукових досягнень, і нові ідеї приймалися з розпростертими обіймами, як того вимагала політична кон'юнктура. Вольта був запрошений Національним Інститутом Франції, прочитати серію лекцій, на яких, як дійсний член Інституту, був присутній Наполеон Бонапарт.

Коли сер Хемфрі Деві (Humphry Davy), винахідник безпечної лампи шахтаря, встановив найбільшу і найбільш потужну електричну батарею в сховищах Королівського Інституті Лондона, було зроблено нове відкриття. Він поєднав батарею з електродами з деревного вугілля і зробив перший електричне світло. Як повідомляли свідки, його вольтова дуга виробляє "найбільш яскраву дугу світла, з коли-небудь баченого".

Найбільш важливі дослідження Дейві були присвячені електрохімії. Після експериментів Гальвані і відкриття осередку Вольта, інтерес до гальванічного електрики став повсюдним. Дейві почав перевіряти хімічні ефекти електрики в 1800 році. Незабаром він виявив, що при проходженні електричного струму через деякі речовини, ці речовини розкладаються. Цей процес пізніше був названий електролізом. Напруга, що генерується було прямо пропорційно хімічної активності електроліту з металом. З усією очевидністю, Дейві зрозумів, що хімічний вплив електролізу і осередки Вольта однаково.

Відкриття Вольти так вразили світ, що в листопаді 1800, він був запрошений Національним Інститутом Франції, прочитати курс лекцій, на яких був присутній Наполеон Бонапарт. Пізніше, сам Наполеон допоміг з експериментами, простягаючи іскри від батареї, що плавиться сталевий дріт, розряджаючи електричний пістолет і розкладаючи воду на елементи.

У 1802 році, доктор Вільям Круікшанк (Dr. William Cruickshank) розробив першу електричну батарею, придатну для масового виробництва. Круікшанк виготовив квадратні листи міді, які він спаяв на кінцях, разом з листами цинку рівного розміру. Ці листи були поміщені в довгу прямокутну дерев'яну коробку, яка була запечатана цементом. Розташування пластин підтримувалося заглибленнями в коробці. Потім, коробка заповнювалася електролітом (морською водою), або кислотою.

Третій метод виробництва електрики був виявлений відносно пізно - електрику за допомогою магнетизму. У 1820, Андре-Марі Ампер (Andre-Marie Ampere) (1775-1836) зауважив, що дроти, через які тече електричний струм, або притягалися один одному, або відштовхувалися.

У 1831, Майкл Фарадей (Michael Faraday) (1791-1867) продемонстрував, що котушка з мідного дроту створює постійний електричний струм в мінливому сильному магнітному полі. Фарадей, допомагаючи Дейві і його команді в дослідженнях, зміг створити безперервний електричний струм, при русі котушки щодо магніту. Так був винайдений електричний генератор. Потім, цей процес був запущений назад, і вийшов електричний двигун. Незабаром після цього були винайдені трансформатори, що дозволило змінювати напругу до бажаної величини. У 1833, Фарадей вивів основу електролізу, закон Фарадея, згідно з яким маса перетвореного речовини пропорційна що пройшов через електроліт кількості електрики.

У 1836 році, Джон Ф. Даніелла (John F. Daniell), англійський хімік, винайшов поліпшену батарею, яка виробляла більш стабільний струм, ніж пристрій Вольти. До сих пір, все батареї були складені з первинних осередків. Це означало, що вони не могли заряджатися. У 1859, французький фізик Гастон Планте (Gaston Plante) винайшов першу акумуляторні батареї - акумулятор. Цей акумулятор був на свинцево кислотній основі, яка все ще використовується і сьогодні.

Ближче до кінця XIX століття, були побудовані гігантські генератори і трансформатори. Були встановлені лінії передачі, і людству стало доступним електрику, для освітлення, обігріву та пересування. На початку двадцятого століття, електричні технології були вдосконалені. Винахід вакуумної лампи призвело до виробництва генераторів і підсилювачів. Незабаром після цього було винайдено радіо, яке зробило можливим бездротовий зв'язок.

У 1899, Вальдмар Юнгнер (Waldmar Jungner) зі Швеції винайшов нікель-кадмієвий акумулятор, який використовував нікель в якості позитивного електрода і кадмій в якості негативного. Двома роками пізніше, Едісон (Edison) винайшов альтернативну конструкцію, замінивши кадмій залізом . Через високу, у порівнянні з сухими, або свинцево-кислотними акумуляторами вартості, практичне застосування нікель-кадмієвих, і нікель-залізних акумуляторів було обмеженим.

Після винаходу в 1932-му році Шлехт (Shlecht) і Акерманом (Ackermann) спресованого анода, було впроваджено багато удосконалень, що призвело до більш високого струму навантаження і підвищеної довговічності. Герметичний нікель-кадмієвий акумулятор, добре нам всім відомий сьогодні, став доступний тільки після винаходу Ньюманом (Neumann) повністю герметичного елемента в 1947 році.

З перших же днів після відкриття електрики, людство стало залежним від винаходу, без якого не може бути наших технологічних досягнень. Зі збільшенням потреби в пересуванні, люди прагнули до компактного джерела енергії - спочатку для промислового застосування, потім для домашнього, і нарешті для портативного використання. Можливо, наші нащадки будуть дивитися на сьогоднішні технології як на щось незграбне і ненадійне, як ми дивимося на незграбні 100-річної давності експерименти наших попередників.

Джерело інформації: http://www.fiamm.ru/

Дивіться також:

Електрохімічні джерела струму