Isidor Buchmann, Cadex Electronics, Inc,
baterie, dnešní technologické nutnosti, je výsledkem 400 let vědeckého úsilí.
jedním z nejpozoruhodnějších a neotřelých objevů za posledních 400 let je elektřina. Člověk se může zeptat: „byla elektřina tak dlouho?“Odpověď zní ano a možná mnohem déle, ale praktické využití elektřiny je k dispozici pouze od poloviny do konce roku 1800., Jednou z prvních elektrických atrakcí, která získala pozornost veřejnosti, byl elektricky osvětlený most přes řeku Seinu během světového veletrhu v Paříži v roce 1900.
použití elektřiny se může vrátit mnohem dál. Při stavbě nové železnice v roce 1936 poblíž Bagdádu dělníci odhalili, co se zdálo být prehistorickou baterií. Objev byl známý jako Bagdád nebo Parthská baterie (viz Obrázek 1) a byl považován za 2000 let starý, sahající až do parthského období . Baterie se skládala z hliněné nádoby naplněné octem., Železná tyč obklopená měděným válcem pronikla do kapaliny a vyrobila 1,1 až 2 V elektřiny.
ne všichni vědci přijímají Parthskou baterii jako zdroj energie, protože aplikace není známa. Je možné, že baterie byla použita pro galvanizaci vrstvy zlata nebo jiných drahých kovů na povrch. Egypťané prý před více než 4300 lety galvanizovali antimon na měď.
moderní experimenty s bateriemi
nejčasnější metodou výroby elektřiny bylo vyvolání statického náboje v nějaké látce., V roce 1660 Otto von Guericke (1602-1686) sestrojil první elektrický stroj se skládá z velké síry celém světě, které, když třel a otočil se, přitahuje peří a malé kousky papíru. Guericke dokázal, že generované jiskry jsou elektrické povahy. Prvním praktickým využitím statické elektřiny byla „elektrická pistole“, kterou vynalezl Alessandro Volta (1745-1827). Elektrický vodič byl umístěn do nádoby naplněné metanovým plynem. Když byla elektrická jiskra poslána drátem, nádoba explodovala.,
Volta (viz Obrázek 2), pak si pomocí tohoto vynálezu poskytnout dálkové komunikace, byť jen jeden Boolean bit. Železný drát podporovaný dřevěnými sloupy měl být navlečen z Como do italského Milána. Na přijímacím konci by drát skončil v nádobě naplněné metanovým plynem. Pro signalizaci kódované události by drát poslal elektrickou jiskru, která by odpálila elektrickou pistoli. Toto komunikační spojení nebylo nikdy postaveno.,
v roce 1791, při práci na univerzitě v Bologni, Luigi Galvani (1737-1798) zjistil, že sval žáby se při dotyku odlišnými kovovými předměty stahoval. Tento jev se stal známým jako „živočišná elektřina“ – nesprávné pojmenování, jak bylo později prokázáno. Volta, vyvolaný těmito experimenty, zahájil řadu experimentů s použitím odlišných kovů. Snažil se kombinovat zinek, olovo, cín nebo železo jako pozitivní desky a měď, stříbro, zlato nebo grafit jako negativní desky.,
časné baterie
Volta v roce 1800 zjistila, že některé kapaliny by vytvářely nepřetržitý tok elektrické energie v kombinaci s dvojicí odlišných kovů. Tento objev vedl k vynálezu prvního voltaického článku, běžně známého jako baterie. Volta dále zjistil, že napětí se zvýší, když jsou voltaické buňky naskládány na sebe. Obrázek 3 ilustruje takové sériové připojení.
ve stejném roce vydal Volta svůj objev nepřetržitého zdroje elektřiny Královské společnosti., Již nebyly experimenty omezeny na krátké zobrazení jisker, které trvaly zlomek sekundy. Zdánlivě nekonečný proud elektrického proudu byl nyní k dispozici.
Francie byla jedním z prvních národů, které oficiálně uznaly Voltovy objevy. Francie se blížila k výšce vědeckých pokroků a nové myšlenky byly vítány s otevřenou náručí. Volta na pozvání oslovil Francouzský institut v sérii přednášek, na kterých byl jako člen přítomen Napoleon Bonaparte (viz obrázek 4)., Napoleon pomáhali s experimenty, výkres jiskry z baterie, tavení ocelového drátu, vybíjení elektrickou pistoli a rozkládající se vody do svých prvků.
po Galvaniho úspěšných experimentech a objevu voltaické buňky se zájem o galvanickou elektřinu rozšířil. Sir Humphry Davy (1778-1829), vynálezce bezpečnostní lampy horníka, učinil nové objevy, když nainstaloval největší a nejsilnější elektrickou baterii do trezorů královské instituce. Připojil baterii k elektrodám na uhlí a vyrobil první elektrické světlo., Svědci uvedli, že jeho voltaická oblouková lampa produkovala „nejskvělejší vzestupný oblouk světla, jaký kdy viděl.“
Davy začal testovat chemické účinky elektřiny v roce 1800 a brzy zjistil, že tím, že projde elektrický proud přes některé látky, rozkladu došlo, proces, později zvaný elektrolýza. Generované napětí přímo souviselo s reaktivitou elektrolytu s kovem. Davy pochopil, že akce elektrolýzy a voltaické buňky jsou stejné.,
v roce 1802 navrhl Dr. William Cruickshank první elektrickou baterii schopnou sériově vyrábět. Cruickshank uspořádal čtvercové listy mědi se stejnými velikostmi plechu zinku. Tyto listy byly umístěny do dlouhé obdélníkové dřevěné krabice a pájeny dohromady. Drážky v krabici držely kovové desky v poloze. Uzavřená krabice byla poté naplněna elektrolytem solanky nebo napojena na kyselinu, připomínající zaplavenou baterii, která je u nás ještě dnes (viz obrázek 5).
dobíjecí baterie
v roce 1836 John F., Daniell, anglický chemik, vyvinul vylepšenou baterii, která produkovala stabilnější proud než Voltovo zařízení. Do té doby byly všechny baterie primární, což znamená, že nemohly být dobíjeny. V roce 1859 vynalezl francouzský lékař Gaston Planté první dobíjecí baterii. Byl založen na olověném a kyselém systému, který se dodnes používá.
V roce 1899, Waldmar Jungner ze Švédska vynalezl nikl-kadmiové baterie (NiCd), které používá niklu pro kladnou elektrodu a kadmium negativní., O dva roky později Thomas Edison vyrobil alternativní design nahrazením kadmia železem. Vysoké náklady na materiál ve srovnání se suchými články nebo systémy olověných kyselin omezily praktické aplikace nikl-kadmiových a nikl-železných baterií. To nebylo, než Shlecht a Ackermann dosáhnout významných zlepšení vymýšlejí slinuté tyče desky v roce 1932, že NiCd získal nové pozornost . To mělo za následek vyšší zátěžové proudy a zlepšenou životnost. Průlom přišel v roce 1947, kdy se Neumannovi podařilo zcela utěsnit nikl-kadmiovou buňku.,
V roce 1980 a 1990, pozornost byla na niklové bázi chemie. Obavy z kontaminace životního prostředí pokud byl NiCd nedbale zlikvidován, některé evropské země začaly tuto chemii omezovat a požádaly průmysl, aby přešel na hydrid niklu (NiMH). Mnozí říkají, že NiMH je prozatímním krokem k lithium-iontu (Li-ion), což může být pravda. Velká část výzkumu se zaměřuje na zlepšení lithium-iontových baterií. Kromě napájení mobilních telefonů, notebooků, digitálních fotoaparátů, nástrojů a zdravotnických prostředků je Li-ion také kandidátem na vozidla., Li-ion má řadu výhod včetně vyšší hustoty energie, je jednodušší starosti a nemá problémy s údržbou na rozdíl od nikl-založené baterie. Li-ion také netrpí sulfací, která je běžná u olověných systémů.
elektřina prostřednictvím magnetismu
elektřina prostřednictvím magnetismu, alternativní způsob výroby elektřiny kromě statického nabíjení a baterie, přišel relativně pozdě. V roce 1820 André-Marie Ampère (1775-1836) si všiml, že dráty nesoucí elektrický proud byly občas přitahovány a jindy od sebe odpuzovány., V roce 1831 Michael Faraday (1791-1867) prokázal, jak měděný disk zajišťoval konstantní tok elektřiny při otáčení v silném magnetickém poli. Faraday, který pomáhal Davymu a jeho výzkumnému týmu, se podařilo vytvořit nekonečnou elektrickou sílu, pokud pohyb mezi cívkou a magnetem pokračoval. To vedlo k vynálezu elektrického generátoru a poté elektromotoru. Krátce poté byly vyvinuty transformátory, které by mohly převést střídavý proud (ac) na libovolné požadované napětí., V roce 1833 založil Faraday založení elektrochemie zveřejněním svých zákonů elektrolýzy.
jakmile byl vztah s magnetismem objeven v polovině roku 1800, velké generátory začaly produkovat stálý tok elektřiny. Následovaly motory, které umožnily Mechanický pohyb a zdálo se, že žárovka Edison dobývá temnotu. Třífázová technologie ac vyvinutá Nikolou Teslou (1857-1943) umožnila přenosovým linkám přenášet elektrickou energii na velké vzdálenosti. Elektřina byla tak zpřístupněna lidstvu, aby se zlepšila celková kvalita života.,
vynález elektronické vakuové trubice v časném 1900s, byl výrazný další krok směrem k vysoké technologii, která umožňuje vývoj frekvence oscilátory, amplifikace signálu a digitální spínací. To vedlo k rozhlasovému vysílání v roce 1920 a první digitální počítač s názvem ENIAC v roce 1946. Objev tranzistoru v roce 1947 vydláždil cestu k integrovanému obvodu o 10 let později. Mikroprocesor ohlašoval informační věk a revolucionizoval způsob, jakým dnes žijeme.,
Lidstva závisí na elektřině, a se zvýšenou pohyblivostí, lidé se stěhují více a více k přenosné úložiště — první kolových aplikací, pak přenositelnost a konečně nositelné použití. Jakkoli nepříjemné a nespolehlivé jako rané baterie mohly být, budoucí generace se mohou dívat na dnešní technologie jako na nic jiného než na neohrabané experimenty.
historie vývoje baterií.,
1600 William Gilbert (UK) Vytvoření elektrochemie studie
v roce 1791 Luigi Galvani (Itálie) Objev „živočišné elektřiny“
v roce 1800 Alessandro Volta (Itálie) Vynález fotovoltaické buňky,
(zinek a měď disky)
1802 William Cruickshank (UK) První elektrická baterie schopné
hromadné výroby
1820 André Marie Ampère (Francie) Elektrické energie prostřednictvím magnetismu
1833 Michael Faraday (UK) Oznámení Faradayovy zákony
1836 John F., utěsnění
nikl kadmiové baterie,
1949 Lew Uir, Eveready Baterie (spojené státy americké) Vynález alkalické-manganové
baterie
1970 Skupinové úsilí Rozvoji ventilem regulované,
lead-acid baterie,
1990 Skupinové úsilí Komercializace nikl-metal
hydridové baterii,
1991 Sony (Japonsko) Komercializace
lithium-ion baterie
1996 Moli Energie (Kanada) Zavedení Li-ion
s manganu katody
2005 Valence, A123 System (spojené státy americké) Zavedení Li-ion s
fosfátovou katodu
Ilustrace od Cadex Electronics Inc.,
Isidor Buchmann je zakladatelem a generálním ředitelem společnosti Cadex Electronics Inc, kanadské společnosti specializující se na návrh a výrobu pokročilých nástrojů pro testování baterií. Dvě desetiletí studoval chování dobíjecích baterií v praktických, každodenních aplikacích. Jako oceněný autor mnoha článků a knih na toto téma vydal pan Buchmann po celém světě technické dokumenty související s bateriemi. Více informací o baterii najdete na cadex ‚ s battery university. Isidor lze kontaktovat na adrese 22000 Fraserwood Way, Richmond, BC V6W 1J6, Kanada.