Кто изобрел батарейки?

Большинство из нас используют батарейки в самых разных формах и формах в повседневной жизни и воспринимают их как нечто само собой разумеющееся. От будильника, который будит нас по утрам, и машины, на которой мы едем на работу, до кардиостимулятора, который поддерживает нас в живых, и аккумулятора телефона, который позволяет нам общаться. Но батареи прошли долгий путь открытий и разработок, чтобы достичь того, что они имеют сегодня.

В этом списке мы рассмотрим некоторые знаковые достижения в истории аккумуляторов, которые помогли сформировать их совершенствование и эволюцию (рис. 1).

Багдадская батарея (1700 г.): В 1938 году немецкий археолог Вильгельм Кениг обнаружил глиняные кувшины размером примерно с человеческий кулак в Худжут Рабу, расположенном недалеко от Багдада, Ирак. Эти 2200-летние банки представляли собой железный стержень внутри медного цилиндра, запечатанный асфальтовой пробкой. Предполагается, что эти сосуды использовались жителями парфянской цивилизации, которая управляла этим регионом 2000 лет назад, в качестве электрических батарей для гальваники золота на серебро. Это скопление стало известно как «Багдадская батарея». Однако важно отметить, что в настоящее время нет конкретных доказательств, подтверждающих это предположение, и даже датировка этих артефактов остается несколько спорной.1

Вольтов столб (1800 г.): Аллесандро Вольта, считающийся «настоящим» первооткрывателем батарей, 1 создал и представил первую успешную демонстрацию современной батареи, обычно называемой «вольтов столбом». Это устройство состояло из ряда цинковых и серебряных пластин, сложенных вместе, причем каждая пластина была разделена тканью, пропитанной раствором кислоты и соли. Это изобретение стало важной вехой, поскольку оно проложило путь к революционным достижениям в области дальней связи, включая развитие телеграфа в конце 1830-х годов и, намного позже, телефона в 1870-х годах. Однако первоначальная Вольтова батарея столкнулась с проблемой из-за образования пузырьков водорода в результате химических реакций, которые прилипали к поверхностям электродов. Эта проблема привела к быстрому снижению производительности аккумулятора, что сделало его ограниченным для практического использования.

Ячейка Дэниела (1836 г.): английский химик Джон Дэниел решил проблему снижения производительности Вольтова батареи в 1836 году, открыв двухжидкостную батарею, названную ячейкой Дэниела.2 Система представляла собой стеклянную банку с цинковым анодом на вверху и медный катод внизу. В качестве электролита использовалась двухслойная жидкость концентрированной CuSO4 и разбавленной H2SO4. Он использовался в коммерческих целях в основном для питания телеграфов до конца 19 века, когда появление других новых конструкций затмило его известность. Все различные конструкции батарей до сих пор основывались на философии одноразового использования, при которой электроды, однажды использованные в химической реакции, не могли быть регенерированы, образуя то, что сейчас называется первичными элементами.

Свинцово-кислотный аккумулятор (1854 г.): немецкий физик Вильгельм Йозеф Зинстеден в 1854 году открыл концепцию перезаряжаемых батарей, используя два свинцовых листа в контейнере с разбавленной H2SO4. Вскоре после этого, в 1859 году, французский физик Гастон Планте представил первую перезаряжаемую свинцово-кислотную батарею3, которая произвела революцию в мире. Он представлял собой сдвоенный лист свинца с резиновой полоской между ними в качестве разделителя, который снова был скручен в спираль и погружен в разбавленный электролит H2SO4.

Ячейка Лекланше (1866 г.): В 1866 году французский физик Жорж Лекланше ввел несколько существенных нововведений и отклонений от преобладающего в то время подхода. Он разработал новый тип батареи, в которой в качестве одного из электродов использовался MnO2, что ознаменовало первое использование оксида для этой цели.1 Оксид свинца не использовался в конструкции свинцово-кислотных батарей до 1881 года. Телеграфная служба Бельгии быстро приняла эту технологию в 1867 году, продемонстрировав исключительно быстрый переход от патента к рынку.1 Лекланше также ввел использование раствора NH4Cl в качестве электролита,4 что отличалось от преобладающей практики использования протоновых кислот.