Аккумуляторы: от “зачатия” до взросления

Оставить комментарий
Share
История появления аккумулятора

Сейчас невозможно вообразить себе жизнь без аккумуляторов. Аккумуляторы в мобильниках, в фотоаппаратах, в ноутбуках, в автомобилях. Повсюду! И если первые три прибора можно представить работающими от розетки, то авто из этого ряда решительно выбиваются. Автомобиль — птица вольная, и поводка в виде шнура питания не потерпит. Без света он тоже никуда, как ни крути. Не будешь же факелом освещать дорогу!? Так что именно для авто батареи являются частью жизненно важной и неотъемлемой. Кто же тот благодетель, придумавший способ загнать своенравную энергию в ящик и заставить работать на человека? Сейчас разберемся. Заметим только, что героев, благодаря которым вы можете включить магнитолу и дворники в любой момент, было достаточно много. Они дорабатывали аккумуляторы до привычной нам внешности далеко не одно столетие.

Заварил сию благодатную кашу в конце 18 века итальянский анатом Луиджи Гальвани. Причем поймать электричество за хвост получилось у него, по сути, случайно. Исследовал итальянец, ставший прототипом доктора Франкенштейна, реакцию мертвых тканей лягушек на внешние воздействия. И вот, присоединив к мышце лягушачьей лапки две пластинки, сделанные из разных металлов, Гальвани обнаружил возникновение электрического тока! Объяснить природу обнаруженного явления ученый не смог, зато оставил потомкам достаточно пищи для размышлений. И кое-кто эту самую пищу даже переварил в совершенно новые открытия. Так, на основе опытов Гальвани, его соотечественник Алессандро Вольта сформулировал причину возникновения электрического тока. Оказалось, ток возникает в результате химической реакции, в которой участвуют металлические пластинки. Чтобы доказать свою теорию, последователь Гальвани собрал простейшую установку: погрузил медную и цинковую пластинки в соляной раствор. Доработанную версию этой крошечной установки (столб из цинковых и серебряных кружочков, разделенных смоченной в подсоленной воде бумагой), созданную Вольта в 1800 году, и принято считать первым автономным источником постоянного тока. Батареи, первую из которых явил миру Вольта, позже стали называть гальваническими элементами, в честь незабвенного Гальвани.

Нынешние аккумуляторы отличаются от батареи смонтированной Вольта не меньше, чем автомат Калашникова от старинного мушкета. Однако, принцип работы за 200 лет практически не изменился. Любая батарея состоит из двух электродов – катода и анода, а также электролита, находящегося между ними. Электрический ток, возникающий в батареях – побочный результат реакции окисления-восстановления между электродами. Сила тока, напряжение и емкость батареи зависят только от материалов анода, катода и электролита, а также конструкции батареи. В зависимости от того, обратимые или необратимые реакции протекают в батареях, они делятся на первичные и вторичные. Первичные – батарейки, которые разряжаются только один раз, вторичные – аккумуляторы, которые можно заряжать и использовать снова до тех пор, пока они не придут в негодность.
Именно вторичным батареям автомобилисты всего мира должны петь дифирамбы. Точнее тем, благодаря кому вторичные батареи появились.

Первым ученым, приблизившимся к их созданию, был немец Г. Риттер. Он сумел зарядить систему из двух медных пластин, погруженных в кислоту, с помощью гальванического элемента так, что они некоторое время являлись самостоятельным источником тока. Впрочем, после этого небольшого триумфа немецкого естествоиспытателя, удачные попытки создать полноценный аккумулятор заглохли надолго.

В 1854 году военный врач Вильгельм Зинстеден, соотечественник Риттера, основательно приблизился к созданию вторичной батареи. Он пропускал ток через свинцовые электроды, погруженные в разбавленную серную кислоту. Положительный электрод покрывался двуокисью свинца, а отрицательный оставался неизменным. Когда элемент отсоединялся от батареи и замыкался накоротко, в нем появлялся постоянный ток, который обнаруживался до тех пор, пока в кислоте не растворялась вся двуокись свинца. Зинстеден был близок к созданию аккумулятора, но сделать выводы из своих наблюдений он не сумел.

Только в 1859 году французский инженер Гастон Планте случайно сделал то же самое открытие и сумел создать первый в истории свинцовый аккумулятор. Планте брал две полосы из листового свинца, прокладывал между ними сукно и сворачивал полосы вокруг круглой палки. Затем получившийся сверток он стягивал резиновыми кольцами и ставил в сосуд с подкисленной водой. Полученная батарея имела маленькую емкость и чтобы сделать свой аккумулятор более практичным, француз начал экспериментировать. Он старался сделать свинцовые пластины более пористыми Чтобы добиться этого, Планте разряжал заряженный аккумулятор, а затем опять пропускал через него ток, но в противоположном направлении. Этот процесс формовки пластин повторялся многократно в течение приблизительно 500 часов и имел целью увеличить на обеих пластинах слой окиси свинца.

Аккумулятор Планте работал, но был очень дорогим. С проблемой дороговизны вторичных батарей сумел справиться Камилл Фор в 1880 году. Он применил в своем аккумуляторе решетчатые свинцовые пластины, ячейки которых были набиты специально приготовленной массой (суриком или другим оксидом свинца) заранее. Так появились первые общедоступные свинцовые АБ.

В начале 20 века за совершенствование аккумуляторов взялся гениальный Томас Эдисон. Американец создал щелочные батареи с электролитом в виде едкого калия. Элементы Эдисона получили широкое применение в тех случаях, когда необходим малый вес и неприхотливость аккумуляторов к зарядке, так как они могут стоять как угодно долго в разряженном состоянии. Вытеснить свинцовые аккумуляторы они, однако, не смогли из-за высокой цены, малой отдачи и низкого напряжения, даваемого ими.

Портативные аккумуляторы, сразу же нашедшие применение в транспорте, начали массово выпускать в 1903 году. Зарождающаяся автомобилестроительная промышленность приняла их с распростертыми объятиями.

Сначала корпуса аккумуляторов были деревянными, потом эбонитовыми. Каждая АКБ состояла из нескольких элементов. Один элемент давал рабочее напряжение приблизительно равное 2,2 В. Так, распространенные на протяжении первой половины 20 века 6-вольтовые аккумуляторы формировались из трех последовательно соединенных элементов.

Шло время, авто аккумуляторы менялись… Общепринятая 6-вольтовая система сменилась в 50-х годах на 12-вольтовую. Легкие полипропиленовые корпуса пришли на смену тяжелым эбонитовым. Росла емкость, как и другие характеристики. Менялись материалы, симпатичней становился дизайн…

К чему привело совершенствование аккумуляторов вы можете легко увидеть в любом магазине автозапчастей. Сейчас кажется, что так было всегда. Однако стоит вспомнить, что всего этого великолепия не было бы, если бы не ученые, долго и кропотливо, путем ошибок и заблуждений создававшие эти пресловутые вторичные элементы. Ученые, подарившие вольной птице автомобилю крылья и свободу. Гальвани, Вольта, Планте, Фор – вот те, кто сумели подчинить энергию и заставить ее работать на человека.

Оставить комментарий