Изобрести аккумулятор помогла лягушка PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
11.01.2011 11:57

История аккумулятора. Это интерестно.Наверное, никто даже в самых смелых своих мечтах не смог бы представить, насколько плотно за какие-то полтора столетия человечество подсядет на аккумуляторную «иглу». И автомобили в своё время стали тому чудным подспорьем. О мобильных телефонах и портативных компьютерах ещё даже фантасты не помышляли, тогда как с появлением в конструкции ДВС простейшей системы зажигания без бортового источника питания машины обойтись уже не могли.
Началось всё с опытов итальянского физика и анатома Луиджи Гальвани. Он увидел, если подвергнуть мышцы на лапках лягушки воздействию статического электрического заряда (полученного с помощью лейденской банки), то они сокращаются. Во время опытов Гальвани также заметил сокращение мышц, если к ним приложить два разных металла. Он сделал вывод, что мышцы вырабатывают электричество.
Другой итальянский физик Алессандро Вольта создал первый элемент питания и отметил, что причиной сокращения мышц лягушки стало электричество, вырабатываемое при соприкосновении двух различных металлов. Этот вывод противоположен выводу Гальвани.
Чтобы доказать своё предположение, Вольта наполнил чашу соляным раствором и погрузил в неё две металлических дуги: одну — медную, вторую — цинковую. Это устройство, первый современный элемент питания, вырабатывало электричество за счёт химических реакций металлов в растворах. К 1800 году Вольта упростил устройство. Теперь батарея представляла собой стопку пластинок, где между металлическими пластинками из меди или цинка находилась пластина из кожи, пропитанной раствором соли. В результате получилась так называемая гальваническая батарея, вырабатывающая электрический ток. Единица измерения электрического потенциала — Вольт — была названа в его честь.
Автомобильные аккумуляторы отсчитывают свою историю с 1800 года, когда учёный Джон Риттер обнаружил, что если взять две медные полосы и опустить их в кислоту, а затем в определённой последовательности соединить с гальванической батареей, то они накапливают заряд.
В 1854 году немецкий исследователь Вильгельм Зинстеден увидел, что если через свинцовые электроды, находящиеся в серной кислоте, проходит ток, то на положительном электроде появляется окись, а на отрицательном подобных изменений не отмечалось. По сути он был близок к созданию аккумулятора, но свой эксперимент не продолжил. Зато через пять лет француз Гастон Планте сделал такое же открытие. Он начал разбираться в данном явлении, пока не создал аккумулятор из свинца, который имел очень любопытную конструкцию. Две свинцовые пластины навивались на кусок дерева. Между собой они были разделены куском ткани. Такое приспособление опускали в раствор, а затем подсоединяли к системе источник напряжения. Когда последний через какое-то время убирали, то обнаруживалось, что аккумулятор накопил заряд. Правда, его электроёмкость была слабовата.
В 1860 году Гастон Планте подарил Французской Академии наук первую аккумуляторную батарею. Её активная площадь занимала 10 м2, и такой аккумулятор требовал для подзарядки месяцы, а то и годы. Тем не менее, до сих пор их принципиальная конструкция остаётся неизменной, автомобилисты всего мира используют всё ту же кислоту и тот же свинец.
Однако аккумуляторы так и остались бы в полузабытьи, если бы их нечем было заряжать. Это сейчас зарядка аккумулятора автомобиля не представляется фантастикой, а в то время сами машины были в диковинку. Но появление динамо-генератора всё изменило. Теперь такие батареи стало легко заряжать.
Благодаря великому учёному Томасу Эдисону в начале XX века аккумуляторы стали широко применяться в транспортной сфере. Именно он их усовершенствовал и создал щелочные аккумуляторы, которые затем долгое время использовались и в других областях жизнедеятельности. Были созданы железно-никелевые аккумуляторы с электролитом в виде едкого калия — щелочные аккумуляторы. В 1903 году начинается производство новых портативных аккумуляторов, которые получили широкое распространение в транспорте и на электростанциях.
Сначала корпус аккумулятора был деревянным, потом эбонитовым. Аккумуляторные батареи формировались из нескольких элементов, каждый из которых имел рабочее напряжение около 2,2 вольт. Для шестивольтовых аккумуляторов в одном корпусе последовательно соединялись 3 элемента, для 12-вольтовых — 6, для 24-вольтовых — 12.
Для легковых автомобилей 6-вольтовая электросистема была общепринятой почти полвека, только в 50-х годах произошёл массовый переход на 12 вольт. Эбонитовые корпуса батарей с торчащими наружу или залитыми мастикой перемычками между элементами постепенно уступили место более лёгким и прочным полипропиленовым.
Пионером в применении синтетических материалов для корпусов аккумуляторов выступила в 1941 году австрийская фирма Baren, а полипропилен начала использовать американская фирма Johnson Controls в середине 60-х. В конструкции свинцово-кислотных аккумуляторов произошли и другие изменения, повлиявшие на их параметры и срок службы.
Со временем совершенствовался материал пластин, общая конструкция и был решён вопрос сбора и возвращения испаряющейся воды (системы кондиционирования). Материал пластин автомобильных аккумуляторов — чистый свинец, из которого первоначально делались и пластины, и паста, практически непригоден при современной поточной технологии производства. Для изготовления решетчатой структуры (обычно литьём) и последующего нанесения пасты нужен материал с более высокими механическими свойствами. Для их достижения в свинец добавляли сурьму. Легирование свинца сурьмой, обычно от 6 до 12%, приводит к тому, что гидролиз воды (электролитическое разложение на водород и кислород) происходит уже при 12В. Это означает, что даже при нормальном состоянии электрической системы автомобиля вода постоянно расходуется, улетучиваясь в воздух в виде газа. При неисправностях электросистемы автомобиля, ведущих к повышению и скачкам напряжения в ней, этот процесс многократно усиливается.
Аккумулятор у советских автомобилистов прочно ассоциировался с необходимостью по крайней мере раз в год откручивать крышки и проверять уровень воды, это было привычно и понятно. Если её было недостаточно и на её поверхности проявлялись верхние края решетки, необходимо было искать дистиллированную воду, спрашивать у друзей или соседей по гаражу странный предмет под названием денсиметр (похож на клизму со встроенным поплавком) и пускаться в домашние химические опыты.
Все советские автолюбители знали основное правило. Ни в коем случае нельзя вливать воду в серную кислоту, только наоборот. Иначе может произойти мини-взрыв, и не только джинсы будут прожжены кислотой (вполне нормально, было хоть раз с каждым), а самому практически гарантированы тяжёлые травмы и ожоги.
Лень и чувство самосохранения автолюбителей Запада заставили их решить проблему испарения воды. Если количество сурьмы свести к минимуму или заменить её другим элементом, то автомобильный аккумулятор можно сделать практически необслуживаемым. Американцы из фирм Delco Remy и GNB в 50-е годы реализовали так называемый кальциевый свинец, а европейцы — малосурьмянистый (Baren, Varta, Bosch). Полученные в результате конструкции обеспечивали стойкость к гидролизу при напряжениях до 16В и выше, а значит при нормально работающей электросистеме напряжения в пределах 14В вода практически не испаряется, и автомобильный аккумулятор можно сделать герметично закрытым на всё время его эксплуатации.
Сегодня потомки изобретения Алессандро Вольта кардинально отличаются от своих предшественников. Уменьшаются габариты, улучшается дизайн. Аккумуляторные батареи сейчас обеспечивают ток необходимой силы, который не ослабевает после большого количества часов работы. Современные батареи могут выдерживать многие сотни циклов разрядки и зарядки до видимого снижения аккумулятивной способности. Стоит сказать «спасибо» многострадальной лягушке.
 

 

Свежий номер

Каждый понедельник вы можете ознакомиться со свежим номером газеты "Авто-Новгород"