Kes leiutas patareid. Patareid: loomise ja arengu ajalugu. Küsimustik patareide kohta meie elus

Esimesed katsed, mis näitasid kogunemisvõimet, s.o. elektrienergia kogumiseks, toodeti vahetult pärast seda, kui Itaalia teadlane Volta avastas galvaanilise elektri nähtused.

1801. aastal avastas prantsuse füüsik Gautereau, lastes plaatinaelektroodide kaudu voolu läbi vee, et pärast vett läbiva voolu katkemist on elektroodide omavahelisel ühendamisel võimalik saada lühiajaline elektrivool.

Seejärel tegi teadlane Ritter sama katse, kasutades plaatinaelektroodide asemel kullast, hõbedast, vasest jne valmistatud elektroode ning eraldades need üksteisest soolalahustes leotatud riidetükkidega, sai ta esimese sekundaarse, s.o. temas talletatud elektrienergia, elemendi ära andmisest.

Esimesed katsed luua sellise elemendi teooriat tegid Volta, Marianini ja Bequerel, kes väitsid, et aku töö sõltub soolalahuste lagunemisest elektrivoolu toimel happeks ja leeliseks ning et need viimased kombineerituna , annavad jälle elektrivoolu.

See teooria kukkus 1926. aastal läbi Deryariva katsetega, kes kasutas esimesena akus hapendatud vett.

Voolu läbimisel hapendatud vesi laguneb ilmselgelt hapnikuks ja vesinikuks ning element võlgneb sellele lagunemisele oma järgneva toime. Grove tõestas seda seisukohta hiilgavalt, ehitades oma kuulsa gaasiaku, mis koosnes hapendatud vette lastud ja ülemisest osast ümbritsetud plaatidest: üks vesinikuga ja teine ​​hapnikuga. Kuid sellisel kujul aku oli väga ebapraktiline, kuna suurte koguste elektrienergia salvestamiseks oli vaja salvestada väga suur kogus gaase, mis hõivasid suure mahu.

Suure praktilise täienduse akude väljatöötamisel tutvustas 1859. aastal Gaston Plante, kes pika katsete seeria tulemusena jõudis suure pinnaga pliiplaatidest koosneva akumulaatori tüübini, mis vooluga laetuna , olid kaetud pliioksiidiga, a. vabastades hapnikku ja vedelikku, andsid nad välja elektrivoolu.

Plante võttis kaks pliiriba, asetas nende vahele riideribad ja voltis ribad ümber ümmarguse pulga. Seejärel pingutas ta saadud kimbu kummirõngastega ja asetas hapendatud veega nõusse. Sellise aku korduval laadimisel ja tühjendamisel tekkis plaatide pinnale aktiivne aktiivne kiht, mis osales protsessis ja andis elemendile suure mahutavuse. Kuid vajadus Plante aku väga suure arvu laadimiste ja tühjenduste järele, et anda sellele võimsust, suurendas oluliselt aku hinda ja muutis selle tootmise keeruliseks.

Järgmine täiustus, mis viis aku kaasaegsele kujule, oli 1880. aastal Camille Faure'i poolt võrega pliiplaatide kasutamine, mille võre elemendid täideti eelnevalt valmistatud spetsiaalselt ettevalmistatud massiga. See protsess lihtsustas oluliselt ja vähendas akude tootmiskulusid, vähendades akude vormimise väga lühikeseks protsessiks.

Edasised täiustused pliiakude ajaloos olid juba teel Fore kasutatud meetodi täiustamiseks võreplaatide täitmiseks ja moodustamiseks, ilma aku konstruktsioonis drastilisi muudatusi tegemata. Paralleelselt pliiakude väljatöötamisega, millel on mitmeid suuri ja parandamatuid puudusi, nagu suur kaal mahuühiku kohta, tühjendatud olekus kahjustusteta ladustamise võimatus jne, arenes välja rakendused patareide ja muude metallide, välja arvatud plii, tootmiseks.

Edisoni ja Jungneri elemente kasutatakse laialdaselt juhtudel, kui laadimiseks on vaja akude väikest kaalu ja vähenõudlikkust, kuna need võivad tühjana seista nii kaua, kui neile meeldib. Kuid nad ei suutnud plii-happeakusid välja tõrjuda nii nende kõrge hinna kui ka madala tagasivoolu ja madala pinge tõttu. Seega on raud-nikkelakudel suur koht kõigis kaasaskantavates ja mobiilsetes paigaldistes, pliiakudel on aga lai kasutusvaldkond statsionaarsetes paigaldistes.

Yemtsov G. Elektriakud

Vaata ringi. Peaaegu kõigil väikestel elektriseadmetel, mis meid igapäevaelus ümbritsevad, on vooluringis kaasaskantav aku – lihtsalt öeldes aku. Olgu selleks mobiiltelefon, telekapult, seina- või lauakell, kalkulaator vms.

Kui ta kinnitas konna jala külge kaks erinevat metallist riba, avastas ta nende vahelt voolava voolu. Kuigi Galvani ei andnud sellele protsessile õiget selgitust, oli tema kogemus teise itaalia teadlase Alessandro Volta uurimistöö aluseks. Ta paljastas, et voolu põhjus on keemiline reaktsioon kahe erineva metalli vahel teatud keskkonnas.

Volta asetas soolalahusega anumasse kaks plaati: tsink ja vask. Sellest seadmest sai maailma esimene autonoomne keemiline element. Seejärel täiustas Volta oma disaini, luues kuulsa " Voltaic sammas”(Lisa. Foto).

859. aastal lõi prantsuse teadlane Gaston Plante aku, mis kasutas nõrgasse väävelhappe lahusesse sukeldatud pliiplaate. Seda akut laeti alalisvooluallikaga ja seejärel hakkas see ise elektrit tootma, andes välja peaaegu kogu laadimisele kulunud elektri. Ja seda võiks teha mitu korda. Nii sündis esimene aku.

2. Küsimustik patareide kohta meie elus

palusin vanematel, gümnaasiumiõpilastel vastata minu küsimustiku küsimustele. Küsitleti 32 inimest

1. küsimus: millest juhindute akude ostmisel?

(Lisa. Tabel 1)

Enamik vastajatest pöörab akude ostmisel tähelepanu tootjale.

2. küsimus: milliseid seadmeid te kasutate, patareisid?

(Lisa. Tabel 2)

Enamik kasutab patareisid kaugjuhtimispultides ja kellades.

Elektriakud on väga kasulikud asjad. Kui neid poleks, siis tuleks mänguasjad pistikupessa ühendada ja juhtmetega sassi keerata, pealegi ei sobi võrgust tulev elektrivool mänguasjadele, selle parandamiseks oleks vaja ka spetsiaalset kasti.

Akudel ei ole nii palju võimsust kui meie kodudesse tuleval elektril, kuid neid saab nii ühest kohast teise teisaldada kui ka võrgu väljalülitumisel hädaolukorras energiaallikana kasutada.

3. küsimus: mida teete kasutatud patareidega?

(Lisa. Tabel 3)

Enamik akusid visatakse ära, mõned kasutavad laadijaid.

4. küsimus: kuidas ma saan aku kasutusaega pikendada?

(Lisa. Tabel 4)

Pea pooled vastanutest ei tea, kuidas aku kasutusaega pikendada.

Järeldused küsitluse tulemustest:

1. Elektriakud on väga kasulikud asjad. Nad annavad mänguasjadele ja muudele kasulikele asjadele iseseisvuse ja iseseisvuse.

2. Igas kodus on seadmeid, mis vajavad akusid.

3. Enamik vastajatest lähtub akude ostmisel hinnast ja ettevõttest.

4. Enamik inimesi ei tea, kuidas aku eluiga pikendada, seetõttu viskavad nad need kohe minema.

Mis on ühist nutitelefonidel, sülearvutitel, taskulampidel, lastele mõeldud interaktiivsetel liikuvatel mänguasjadel ja kelladel? Vastus on lihtne – aku. Seda kõike saame kasutada tänu silmapaistmatutele ringidele, silindritele ja ristkülikutele.

Mitu aastat on möödunud aku leiutamisest? Enamik ütleb, et esimesed versioonid ilmusid 18. sajandi lõpus. See on üsna mõistlik, sest 1798. aastal ehitas itaalia krahv Alessandro Volta esimese primitiivse patarei, mis sai nime "Voltaic Pillar". Ta ladus tsingi- ja vaskkettad üksteise peale ning eraldas need leelises või happes leotatud lapiga. Selline "torn" oli poole meetri kõrgune. Aga! On tõendeid selle kohta, et aku päritolu on vanem. Kõige esimene primitiivne isend oli inimestele teada 2000 aastat tagasi.

20. sajandi keskel (1938) leidis Wilhelm Koenig Iraagis väljakaevamistel 13 cm kõrguse vasest silindriga savipoti, millesse torgati teisest metallist varras. Arheoloogid on väitnud, et see on vanim aku.

Kuid me ei saa täpselt teada, kuidas seda kannu muistse Iraagi elanikud kasutasid. Kuid itaallase Luigi Galvani ja loomade elektri kohta on palju teada. Ta märkas, et konna keha tõmbles, kui see puutus kokku kahe metallelemendiga või asus elektrimasina läheduses ja sealt lendas sädemeid. Luigi pakkus, et elekter on looma kehas endas.

Just tema katsed konnajalgadega inspireerisid Volti elektrivoolu allikat otsima. Ta viis läbi rea katseid ja märkas, et kui looma keha puutus kokku samast metallist esemetega, siis ei juhtunud midagi, aga kui metallid olid erinevad, siis tekkis soovitud efekt. Ehitades oma metallplaatidest torni, tõestas ta, et elektrivool ei ilmu loomade kudedesse. Katsed näitasid, et kõige põhjuseks on keemilised reaktsioonid erinevate metallide vahel, mis on ühendatud juhiga (Galvanil oli konna keha).

Mõlemad itaallased said kuulsaks, nende järgi said nime pinge mõõtühik Volt ja “galvaaniline element” ise.

Aku ajalugu

Aku või õigemini selle vanavanavanavanaema avastamisest on möödunud väga vähe aega ja 1836. aastal lahendas inglane George Frederick Daniel "voltaic kolonni" põhiprobleemi - korrosiooni.

1859. aastal lõi aku prantslane Gaston Plante ehk tema vanavanavanaisa. Ta kasutas väävelhapet ja pliiplaate. Loodud seadme eeliseks oli see, et pärast alalisvooluallikast laadimist andis see selle juba ära ja muutus elektriallikaks.

Saatuslikuks aastaks võib pidada 1868. aastat. Prantsuse keemik Georges Leclanchet lõi "kuiva" akuelemendi "vedela" eellase. 20 aasta pärast proovis sakslane Karl Gassner ja sai sama "kuiva". See sarnanes peaaegu igas mõttes tänapäevase versiooniga.

Pärast seda sai akude tootmise ajalugu ainult hoo sisse. Galvaanielemendid on asendanud nikkel-kaadmium ja nikkel-metallhüdriid akud. Teadlaste põhiülesanne oli võimsuse ja kasutusea suurendamine, samuti mõõtmete vähendamine. Probleemi lahenduseks oli liitiumioon- ja liitiumpolümeerakude tekkimine. Nad hoiavad laadimist pikka aega ilma probleemideta, neid eristab suur mahutavus ja väike suurus.

Akude arendamise ajalugu jätkub. Teadlased otsivad "igavest" akut ja üsna tõenäoliselt leiavad nad selle varsti.

Kaasaegne elu kulgeb elektri märgi all, mis on kõikjal. Õudne isegi mõelda, mis saab siis, kui kõik elektriseadmed äkki kaovad või üles ütlevad. Erinevat tüüpi elektrijaamad, mis on hajutatud üle maailma, varustavad regulaarselt elektrivõrke, mis toidavad seadmeid tootmises ja kodus. Inimene on aga korraldatud nii, et ta pole kunagi rahul sellega, mis tal on. Traadiga pistikupessa sidumine on liiga ebamugav. Pääste selles olukorras on seadmed, mis varustavad elektrilisi taskulampe, mobiiltelefone, kaameraid ja muid seadmeid, mida kasutatakse elektriallikast kaugel. Isegi väikesed lapsed teavad, et nende nimi on patareid.

Rangelt võttes ei ole üldnimetus "aku" täiesti õige. See ühendab korraga mitut tüüpi elektriallikaid, mis on mõeldud seadme autonoomseks toiteallikaks. See võib olla üks galvaaniline element, aku või mitme sellise elemendi kombinatsioon akuks, et suurendada eemaldatud pinget. Just sellest ühendusest sündis meie kõrva jaoks tuttav nimi.

Patareid, galvaanilised elemendid ja akud on keemiline elektrivoolu allikas. Esimese sellise allika leiutas, nagu teaduses sageli juhtub, kogemata Itaalia arst ja füsioloog Luigi Galvani 18. sajandi lõpus.

Kuigi elekter kui nähtus on inimkonnale teada olnud juba iidsetest aegadest, polnud neil vaatlustel paljude sajandite jooksul praktilist rakendust. Alles 1600. aastal avaldas inglise füüsik William Gilbert teadusliku töö “On the Magnet, Magnetic Bodies and the Great Earth Magnet”, kus võeti kokku tol ajal teadaolevad andmed elektri ja magnetismi kohta ning aastal 1650 lõi Otto von Guericke elektrostaatilise masin, mis oli metallvardale kinnitatud väävlipall. Sajand hiljem õnnestus hollandlasel Pieter van Muschenbroekil esimest korda koguda väike kogus elektrit, kasutades esimese kondensaatori "Leydeni purki". Tõsiste katsete jaoks oli see aga liiga väike. Sellised teadlased nagu Benjamin Franklin, Georg Richman, John Walsh tegelesid "loodusliku" elektri uurimisega. Just viimase töö elektrikiirtega huvitas Galvanit.

Füsioloogias revolutsiooni muutnud ja igaveseks oma nime teadusesse kirjutanud Galvani kuulsa eksperimendi tegelikku eesmärki ei mäleta enam keegi. Galvani lahkas konna lahti ja asetas selle lauale, kus seisis elektrostaatiline masin. Tema abiline puudutas kogemata skalpelli otsaga konna lahtist reieluu närvi ja surnud lihas tõmbus ootamatult kokku. Teine abiline märkas, et see juhtub ainult siis, kui masinast on eemaldatud säde.

Avastusest inspireerituna asus Galvani metoodiliselt uurima avastatud nähtust – surnud ravimi võimet demonstreerida elektri mõjul elutähtsaid kokkutõmbeid. Pärast tervet rida katseid sai Galvani vaskkonksude ja hõbeplaadi abil eriti huvitava tulemuse. Kui jalga hoidev konks puudutas plaati, tõmbus plaati puudutav jalg kohe kokku ja tõusis. Olles kaotanud kontakti plaadiga, lõdvestuvad jalalaba lihased koheselt, see langes uuesti plaadile, tõmbus uuesti kokku ja tõusis.

Luigi Galvani. Ajakirja illustratsioon. Prantsusmaa. 1880

Nii avastati mitmete hoolikate katsete tulemusena uus elektriallikas. Galvani ise aga ei arvanud, et tema avastatud nähtuse põhjuseks oli erinevate metallide kokkupuude. Tema arvates toimis lihas ise vooluallikana, mida erutas närvide kaudu edastatud aju tegevus. Galvani avastus tekitas sensatsiooni ja viis paljude katseteni erinevates teadusharudes. Itaalia füsioloogi järgijate hulgas oli tema kaasmaalane füüsik Alessandro Volta.

1800. aastal andis Volta mitte ainult Galvani avastatud nähtuse õige selgituse, vaid kavandas ka seadme, millest sai maailma esimene tehislik keemiline elektrivoolu allikas, kõigi kaasaegsete akude eellane. See koosnes kahest elektroodist, oksüdeerivat ainet sisaldavast anoodist ja redutseerivat ainet sisaldavast katoodist, mis puutusid kokku elektrolüüdiga (soola, happe või leelise lahusega). Elektroodide potentsiaalide erinevus vastas antud juhul redoksreaktsiooni (elektrolüüsi) vabale energiale, mille käigus elektrolüütide katioonid (positiivselt laetud ioonid) redutseeritakse ja anioonid (negatiivselt laetud ioonid) oksüdeeritakse vastavatel elektroodidel. Reaktsioon saab alata ainult siis, kui elektroodid on ühendatud välise vooluringiga (Volta ühendas need tavalise juhtmega), mida mööda liiguvad vabad elektronid katoodilt anoodile, tekitades seeläbi tühjendusvoolu. Ja kuigi tänapäevastel akudel on Volta seadmega vähe ühist, jääb nende tööpõhimõte samaks: need on kaks elektrolüüdilahusesse sukeldatud elektroodi, mis on ühendatud välise vooluringiga.

Volta leiutamine andis olulise tõuke elektriga seotud uurimistööle. Samal aastal lagundasid teadlased William Nicholson ja Anthony Carlyle elektrolüüsi abil vee vesinikuks ja hapnikuks, veidi hiljem avastas Humphry Davy samal viisil kaaliummetalli.

Galvani katsed konnaga. Graveering aastast 1793

Kuid esiteks on galvaanilised elemendid kahtlemata kõige olulisem elektrivoolu allikas. Alates 19. sajandi keskpaigast, kui ilmusid esimesed elektriseadmed, algas keemiapatareide masstootmine.

Kõik need elemendid võib jagada kahte põhitüüpi: esmane, milles keemiline reaktsioon on pöördumatu, ja sekundaarne, mida saab uuesti laadida.

See, mida me varem akuks nimetasime, on esmane keemiline vooluallikas, teisisõnu mittelaetav element. Esimesed masstootmisse lastud patareid olid 1865. aastal prantslase Georges Leclanchet leiutatud mangaan-tsinkpatareid soolaga ja seejärel paksendatud elektrolüüdiga. Kuni 1940. aastate alguseni oli see praktiliselt ainuke kasutatud galvaaniliste elementide tüüp, mis oma madala hinna tõttu on siiani laialdaselt kasutusel. Neid patareisid nimetatakse kuiv- või süsinik-tsinkelementideks.

W. Wollastoni poolt X. Davy katsete jaoks disainitud hiiglaslik elektriaku.

Tehiskeemilise vooluallika tööskeem A. Volta.

1803. aastal lõi Vassili Petrov 4200 metallringi abil maailma võimsaima voltasamba. Tal õnnestus arendada 2500-voldine pinge, samuti avastada selline oluline nähtus nagu elektrikaar, mida hiljem hakati kasutama elektrikeevitamisel, aga ka lõhkeainete elektriliste süütajate jaoks.

Kuid tõeline tehnoloogiline läbimurre oli leelispatareide tulek. Kuigi keemilise koostise poolest ei erine need Leclancheti elementidest kuigi palju ja nende nimipinge on võrreldes kuivelementidega veidi kõrgem, võivad leeliselemendid tänu põhimõttelisele konstruktsioonimuudatusele vastu pidada kuivadest neli kuni viis korda kauem, kuid teatud tingimustele.

Akude arendamisel on kõige olulisem ülesanne suurendada elemendi erimahtuvust, vähendades samal ajal selle suurust ja kaalu. Selleks otsitakse pidevalt uusi keemilisi süsteeme. Tänapäeval on kõige kõrgtehnoloogilisemad primaarelemendid liitium. Nende võimsus on kaks korda suurem kui kuivelementidel ja kasutusiga on palju pikem. Lisaks, kui kuiv- ja leelispatareid tühjenevad järk-järgult, hoiavad liitiumakud pinget peaaegu kogu eluea jooksul ja alles siis kaotavad selle järsult. Kuid isegi parim aku ei suuda võrrelda korduvlaetava aku efektiivsust, mis põhineb keemilise reaktsiooni pöörduvusel.

Sellise seadme loomise võimalusele hakati mõtlema 19. sajandil. 1859. aastal leiutas prantslane Gaston Plante pliiaku. Selles olev elektrivool tekib plii ja pliidoksiidi reaktsioonide tulemusena väävelhappekeskkonnas. Praeguse põlvkonna ajal tarbib tühjenev aku väävelhapet, moodustades pliisulfaati ja vett. Selle laadimiseks on vaja teisest allikast saadud vool läbi vooluahela suunata vastupidises suunas, samas kui vett kasutatakse väävelhappe moodustamiseks koos plii ja pliidoksiidi vabanemisega.

Hoolimata asjaolust, et sellise aku tööpõhimõtet kirjeldati üsna kaua aega tagasi, algas selle masstootmine alles 20. sajandil, kuna seadme laadimiseks on vaja kõrgepingevoolu, aga ka vastavust mitmetele muudele tingimused. Elektrivõrkude arenedes on pliiakud muutunud asendamatuks ning neid kasutatakse siiani autodes, trollibussides, trammides ja muudes elektritranspordivahendites, samuti avariitoite jaoks.

Paljud väikesed kodumasinad töötavad ka "taastäidetavate akudega", taaslaetavate patareidega, mis on sama kujuga kui taastumatutel galvaanilistel elementidel. Elektroonika areng sõltub otseselt selle valdkonna edusammudest.

Aku J. Leclanchet.

Kuiv aku.

Mobiiltelefon, digikaamera, navigaator, mobiilne arvuti ja muud sarnased seadmed XXI sajandil. te ei üllata enam kedagi, kuid nende välimus sai võimalikuks alles tänu kvaliteetsete kompaktsete akude leiutamisele, mille võimsust ja kasutusiga pikeneb igal aastal.

Esimesena asendasid galvaanilised elemendid nikkel-kaadmium ja nikkel-metallhüdriidakud. Nende oluline puudus oli "mäluefekt" - võimsuse vähenemine, kui laadimine viidi läbi mittetäielikult tühjenenud akuga. Lisaks kaotasid nad järk-järgult oma laengu isegi koormuse puudumisel. Neid probleeme on suures osas lahendatud liitiumioon- ja liitiumpolümeerakude väljatöötamisel, mis on nüüdseks mobiilseadmetes laialt levinud. Nende võimsus on palju suurem, nad laevad igal ajal kadudeta ja hoiavad laetust hästi ka ooterežiimis.

Mõned aastad tagasi lekkisid meediasse kuulujutud, et Ameerika teadlased jõudsid lähedale beetavoltaelemendi "igavese patarei" leiutamisele, mille energiaallikaks on beetaosakesi kiirgavad radioaktiivsed isotoobid. Eeldatakse, et selline energiaallikas võimaldab mobiiltelefonil või sülearvutil töötada ilma laadimiseta kuni 30 aastat. Pealegi jääb mittetoksiline ja mitteradioaktiivne aku oma kasutusaja lõpus täiesti ohutuks. Selle tööstuses kahtlemata revolutsiooni tegeva imeseadme ilmumine lööks traditsiooniliste akutootjate taskusse väga valusalt, võib-olla seetõttu pole seda siiani riiulitel.

Kaasaegne seade laetavate AA elementide laadimiseks.

Aku eellugu algab kauges 17. sajandil ning tema vanaisa oli itaalia arst, anatoom, füsioloog ja füüsik - Luigi Galvani. See väärt mees on üks elektriõpetuse alusepanijaid ja kahtlemata teerajaja elektrofüsioloogia uurimisel.

Niinimetatud "loomne elektrienergia" avastas Galvani ühe oma katse käigus. Ta kinnitas konnajala lihaste külge kaks metallriba ja leidis, et lihase kokkutõmbumisel tekkis elektrilahendus. Galvani katse seda nähtust seletada ei õnnestunud aga täielikult: tema kokku võetud teoreetiline alus osutus valeks, kuid see osutus palju hiljem. Poolteist sajandit hiljem Galvani saadud katsete tulemused huvitasid tema kaasmaalast ja kolleegi. See oli Alessandro Volta.

Juba nooruses, olles saanud huvi elektrinähtuste uurimise vastu ja tutvunud B. Franklini töödega, paigaldas Volta Como linna esimese piksevarda. Lisaks saatis ta Pariisi akadeemiku J.A. Nolle oma essee, milles ta käsitles erinevaid elektrinähtusi. Selle tulemusena hakkas Volta huvi tundma Galvani teoste vastu.

Olles hoolikalt uurinud konnaga tehtud katsete tulemusi, märkis Alessandro Volta ühe detaili, millele Galvani ise tähelepanu ei pööranud: kui konna külge kinnitati erinevatest metallidest juhtmed, muutusid lihaste kokkutõmbed tugevamaks.

Olles rahul oma eelkäija selgitustega, tegi Volta äärmiselt julge ja ootamatu oletuse: ta otsustas, et kaks metalli, mis on eraldatud kehaga, milles on palju vett, mis juhib hästi elektrit (konn võib kahtlemata omistada sellistele kehadele), tekitavad oma elektrijõu. Et mitte olla alusetu, viis füüsik läbi rea täiendavaid katseid, mis kinnitasid tema oletust.

1800. aastal, 20. märtsil, kirjutas Alessandro Volta Londoni Kuningliku Seltsi presidendile Sir Joseph Banksile oma leiutisest – uuest elektriallikast, mida nimetatakse Voltaic kolonniks. Leiutaja ise ei mõistnud täielikult oma järglaste töömehhanismi ja uskus isegi tõsiselt, et on loonud täiesti töötava igiliikuri mudeli.

Muide, Alessandro Volta näitas kogu teadlaskonnale imelist näidet uurimistöö tagasihoidlikkusest: ta tegi ettepaneku nimetada oma leiutist "galvaaniliseks rakuks" Luigi Galvani auks, kelle katsed talle seda soovitasid.

Aku anatoomia

Millised nägid välja esimesed "patareid"? Tegelikult kirjeldas A. Volta oma leiutise seadet väga üksikasjalikult oma kirjas Sir Joseph Banksile. Tema esimene katse nägi välja selline: Volta langetas vask- ja tsinkplaadid happepurki ning ühendas need siis traadiga. Pärast seda hakkas tsinkplaat lahustuma ja vaskterasele tekkisid gaasimullid. "Voltaic sammas"- see, võib öelda, on virn omavahel ühendatud tsingist, vasest ja riidest plaatidest, mis on immutatud happega ja laotud üksteise peale kindlas järjekorras.

Kaasaegsetes "sõrmetüüpi" ja muudes akudes on "täidis" mõnevõrra keerulisem. Aku puhul on pakitud keemilised reaktiivid, mille koosmõjul vabaneb energia, samuti kaks elektroodi - anood ja katood. Need reaktiivid eraldatakse spetsiaalse tihendiga, mis ei lase reaktiivide tahketel osadel seguneda, kuid samal ajal juhib neile vedelat elektrolüüti.

Vedel elektrolüüt reageerib tahke reagendiga, mille tulemuseks on laeng. Anoodi reagendil on see negatiivne ja katoodil positiivne. Laengute neutraliseerimise vältimiseks eraldatakse reaktiivi tahked osad membraaniga.

Saavutatud laengu "eemaldamiseks" ja selle kontaktidele ülekandmiseks sisestatakse anoodireagendisse voolukollektor, mis näeb välja väga lihtne - õhuke, mitte väga pikk tihvt. Akus on ka katoodvoolukollektor, mis asub aku kesta all. Kest ennast nimetatakse välishülsiks.

Mõlemad voolukollektorid puutuvad aku sees kokku anoodi ja katoodiga. Selle tulemusena on aku tööskeem järgmine: keemiline reaktsioon, reaktiivide laengute eraldamine, laengute ülekandmine voolukollektoritele, seejärel elektroodidele ja toiteseadmele.

Mis on akud

Akusid on kolme kategooriat. Esimene - vastavalt galvaanilise elemendi suurusele. Igapäevaelus kasutame kõige sagedamini "sõrme" või "väikese sõrme" patareisid, kuid lisaks on olemas ka keskmised ja suured silindrilised patareid, samuti kahte tüüpi patareisid, mille kuju on rööptahukas: "kroon" ja lihtsalt kandiline. See on kõige levinumate vormide loend.

Autonoomsed jõuallikad erinevad ka elektrolüüdi tüübi poolest. Odavaimad akud on reeglina "sool" - kivisüsi-tsink, see elektrolüüt on kuiv. Teine kuiva elektrolüüdi valik on tsinkkloriid. Sellised akud on ka üsna odavad ja laialt levinud.

Elektrolüüdi järgmine versioon on leeliseline. Need patareid on märgistatud Leeliseline, ja sees - leeliseline-mangaan, mangaan-tsink-elektrolüüt. Nende peamine puudus on kõrge elavhõbedasisaldus.

Elavhõbeelektrolüüdiga akusid tänapäeval praktiliselt ei toodeta. Hõbedane elektrolüüt näitab häid tööomadusi, kuid selliste akude tootmine maksab palju raha.

Õhk-tsink-elektrolüüt on inimestele ja keskkonnale kõige ohutum. Need on odavad ja kestavad kaua. See on lihtsalt aku paksus 1,5 korda suurem kui tavaline leelis-/hõbedane. Lisaks tuleb aku isetühjenemise vältimiseks ladustamise ajal sulgeda. Liitiumakud on üsna kallid, kuid nende jõudlus on oluliselt kõrgem kui teistel akudel.

Teine viis patareide rühmadesse jagamiseks on nendes toimuva keemilise reaktsiooni tüüp. Esmane reaktsioon toimub galvaanilistes elementides - kõige tavalisemates akudes. Erinevalt akudest, milles toimub sekundaarne keemiline reaktsioon, ei saa neid sekundaarselt laadida.

Kasutamise ja kõrvaldamise reeglid

Akusid ei ole soovitav kasutada äärmuslikel temperatuuridel - jahutamiseks või tugevaks soojendamiseks. See võib kaasa tuua väga ebameeldivaid tagajärgi. Kui akusid tuli kasutada külma ilmaga, näiteks talvel õues, on soovitatav neid hoida toatemperatuuril vähemalt pool tundi.

Juhtub, et patareid, eriti leeliselised, lekivad. See juhtub siis, kui aku korpuse tihend on katki. Mitte mingil juhul ei tohi neid akusid kasutada – see võib elektriseadmeid kahjustada.

Mis puutub kasutatud patareide või akude kõrvaldamisse, siis seda peaksid tegema spetsiaalsed organisatsioonid või ettevõtted. Suurtes linnades võib leida spetsiaalselt organiseeritud kogumispunkte, kus saab kasutatud patareisid edasiseks utiliseerimiseks üle anda. Tõsi, igas linnas sellist vastuvõtupunkti ei korraldata. Küsimus, mida sel juhul teha, jääb lahtiseks.

• A. Volta. "Erinevate juhtivate ainete lihtsast kokkupuutest erutatud elektrist".
• Radovski M.I. "Galvani ja Volta".
• Spassky B.I. "Füüsika ajalugu".
• Tasuta elektrooniline entsüklopeedia Vikipeedia, jaotis "Keemiline vooluallikas".
• Vaba elektrooniline entsüklopeedia Vikipeedia, rubriik "Galvaniliste elementide mõõtmed".