Isidor Buchmann, Cadex Electronics, Inc
akumulator, dzisiejsza konieczność technologiczna, jest wynikiem 400 lat pracy naukowej.
jednym z najbardziej niezwykłych i nowatorskich odkryć ostatnich 400 lat jest elektryczność. Można zapytać: „czy elektryczność istnieje tak długo?”Odpowiedź brzmi tak i być może znacznie dłużej, ale praktyczne wykorzystanie energii elektrycznej było do naszej dyspozycji dopiero od połowy do końca 1800 roku., Jedną z pierwszych atrakcji elektrycznych, które zdobyły uwagę opinii publicznej, był elektrycznie oświetlony most nad Sekwaną podczas światowych targów w Paryżu w 1900 roku.
korzystanie z energii elektrycznej może się znacznie cofnąć. Podczas budowy nowej linii kolejowej w 1936 roku w pobliżu Bagdadu, pracownicy odkryli coś, co wydawało się być prehistoryczną baterią. Odkrycie było znane jako bateria Bagdadu lub Partów (patrz rysunek 1) i uważano, że ma 2000 lat, pochodzi z okresu Partów . Bateria składała się z glinianego słoika wypełnionego octem., Żelazny pręt otoczony miedzianym cylindrem przenikał do cieczy i wytwarzał 1,1-2 V energii elektrycznej.
nie wszyscy naukowcy akceptują baterię Partiańską jako źródło energii, ponieważ jej zastosowanie jest nieznane. Możliwe, że bateria została użyta do galwanizacji warstwy złota lub innych metali szlachetnych na powierzchnię. Mówi się, że Egipcjanie galwanizowali antymon na miedź ponad 4300 lat temu.
Współczesne eksperymenty akumulatorowe
najwcześniejszą metodą wytwarzania energii elektrycznej było indukowanie ładunku statycznego w jakiejś substancji., W 1660 roku Otto von Guericke (1602-1686) skonstruował pierwszą maszynę elektryczną składającą się z dużej kuli siarkowej, która po przetarciu i obróceniu przyciągała pióra i małe kawałki papieru. Guericke był w stanie udowodnić, że generowane iskry mają charakter elektryczny. Pierwszym praktycznym zastosowaniem elektryczności statycznej był „pistolet elektryczny”, który został wynaleziony przez Alessandro Voltę (1745-1827). Przewód elektryczny umieszczono w słoiku wypełnionym metanem. Kiedy iskra elektryczna została wysłana przez przewód, słoik eksplodował.,
Volta (patrz rysunek 2) następnie pomyślano o użyciu tego wynalazku do zapewnienia komunikacji na duże odległości, choć tylko jeden bit logiczny. Żelazny drut wsparty na drewnianych słupach miał być nawleczony z Como do Mediolanu we Włoszech. Na końcu odbiorczym przewód kończyłby się w słoiku wypełnionym metanem. Aby zasygnalizować zaszyfrowane Zdarzenie, przewód wysyłał iskrę elektryczną, która zdetonowała pistolet elektryczny. Połączenie to nigdy nie zostało zbudowane.,
w 1791 roku, podczas pracy na Uniwersytecie w Bolonii, Luigi Galvani (1737-1798) odkrył, że mięsień żaby skurczył się po dotknięciu różnymi metalowymi przedmiotami. Zjawisko to stało się znane jako „elektryczność zwierzęca” — błędna nazwa, jak później udowodniono. Zainspirowany tymi eksperymentami, Volta zainicjował serię eksperymentów z użyciem różnych metali. Próbował łączyć cynk, ołów, cynę lub żelazo jako płytki dodatnie, a miedź, srebro, złoto lub grafit jako płytki ujemne.,
wczesne baterie
Volta odkrył w 1800 roku, że niektóre płyny generują ciągły przepływ energii elektrycznej w połączeniu z parą różnych metali. Odkrycie to doprowadziło do wynalezienia pierwszego ogniwa fotowoltaicznego, bardziej znanego jako bateria. Volta odkryła dalej, że napięcie wzrośnie, gdy ogniwa fotowoltaiczne zostaną ułożone jeden na drugim. Rysunek 3 ilustruje takie połączenie szeregowe.
w tym samym roku Volta opublikował swoje odkrycie stałego źródła energii elektrycznej dla Royal Society., Eksperymenty nie ograniczały się już do krótkiego wyświetlania iskier, które trwały ułamek sekundy. Pozornie niekończący się strumień prądu elektrycznego był teraz dostępny.
Francja była jednym z pierwszych krajów, które oficjalnie uznały odkrycia Volty. Francja zbliżała się do szczytu postępu naukowego, a nowe pomysły były przyjmowane z otwartymi ramionami. Na zaproszenie Volta zwrócił się do Instytutu Francji w serii wykładów, na których Napoleon Bonaparte był obecny jako członek (patrz rysunek 4)., Napoleon pomagał w eksperymentach, wyciągając iskry z baterii, topiąc stalowy drut, wyładowując pistolet elektryczny i rozkładając wodę na jego elementy.
po udanych eksperymentach Galvaniego i odkryciu ogniwa fotowoltaicznego zainteresowanie elektrycznością galwaniczną stało się powszechne. Sir Humphry Davy (1778-1829), wynalazca Lampy Bezpieczeństwa górniczego, dokonał nowych odkryć, instalując największą i najpotężniejszą baterię elektryczną w skarbcach Królewskiej instytucji. Podłączył akumulator do elektrod węglowych i wyprodukował pierwsze światło elektryczne., Świadkowie donosili, że jego woltowa lampa Łukowa wyprodukowała ” najjaśniejszy wznoszący się łuk światła, jaki kiedykolwiek widziałem.”
Davy zaczął testować chemiczne działanie elektryczności w 1800 roku i wkrótce odkrył, że przechodząc prąd elektryczny przez niektóre substancje, nastąpił rozkład, proces zwany później elektrolizą. Generowane napięcie było bezpośrednio związane z reaktywnością elektrolitu z metalem. Davy zrozumiał, że działania elektrolizy i ogniwa fotowoltaicznego były takie same.,
w 1802 roku Dr William Cruickshank zaprojektował pierwszą baterię elektryczną zdolną do masowej produkcji. Cruickshank ułożone kwadratowe arkusze miedzi z równymi rozmiarami arkuszy cynku. Te arkusze zostały umieszczone w długim prostokątnym drewnianym pudełku i zlutowane razem. Rowki w pudełku utrzymywały metalowe płyty w pozycji. Szczelne pudełko zostało następnie wypełnione elektrolitem solanki lub roztopionym kwasem, przypominającym zalaną baterię, która jest z nami do dziś (patrz rysunek 5).
Akumulator
w 1836 roku John F., Daniell, angielski chemik, opracował ulepszoną baterię, która wytwarzała stabilniejszy prąd niż urządzenie Volta. Do tego czasu wszystkie baterie były podstawowe, co oznacza, że nie można ich było ładować. W 1859 roku francuski lekarz Gaston Planté wynalazł pierwszy akumulator. Został oparty na ołowiu i kwasie, systemie, który jest używany do dziś.
w 1899 roku Waldmar Jungner ze Szwecji wynalazł akumulator niklowo-kadmowy (NiCd), który używał niklu do elektrody dodatniej i kadmu do ujemnej., Dwa lata później Thomas Edison opracował alternatywną konstrukcję, zastępując kadm żelazem. Wysokie koszty materiałów w porównaniu z suchymi ogniwami lub systemami kwasowo-ołowiowymi ograniczały praktyczne zastosowania baterii niklowo-kadmowych i niklowo-żelazowych. Dopiero kiedy Shlecht i Ackermann osiągnęli znaczące ulepszenia, wynalezienie spiekanej płyty słupa w 1932 roku, NiCd zyskało nową uwagę . Spowodowało to większe prądy obciążenia i lepszą żywotność. Przełom nastąpił w 1947 roku, kiedy Neumannowi udało się całkowicie uszczelnić ogniwo niklowo-kadmowe.,
w latach 80. i 90. XX wieku uwagę zwracano na chemikalia na bazie niklu. Zaniepokojeni zanieczyszczeniem środowiska, jeśli NiCd byłby niedbale usuwany, niektóre kraje europejskie zaczęły ograniczać tę chemię i poprosiły Przemysł o przejście na niklowo-wodorkowy (NiMH). Wielu twierdzi, że NiMH jest przejściowym krokiem do litowo-jonowego (Li-ion) i może to być prawdą. Większość badań koncentruje się na ulepszaniu akumulatorów litowo-jonowych. Oprócz zasilania telefonów komórkowych, laptopów, aparatów cyfrowych, narzędzi i urządzeń medycznych, Li-ion jest również kandydatem do pojazdów., Li-ion ma wiele zalet, w tym większą gęstość energii, jest łatwiejszy do ładowania i nie ma problemów z konserwacją w przeciwieństwie do baterii na bazie niklu. Li-ion nie cierpi również na siarczan, który jest powszechny w systemach opartych na ołowiu.
Elektryczność przez magnetyzm
Elektryczność przez magnetyzm, alternatywna metoda wytwarzania energii elektrycznej poza ładowaniem statycznym i akumulatorem, pojawiła się stosunkowo późno. W 1820 roku André-Marie Ampère (1775-1836) zauważył, że przewody przewodzące prąd elektryczny były czasami przyciągane, a czasami odpychane od siebie., W 1831 roku Michael Faraday (1791-1867) zademonstrował, jak miedziany dysk zapewnia stały przepływ energii elektrycznej podczas obracania się w silnym polu magnetycznym. Faraday, wspomagając Davy ' ego i jego zespół badawczy, zdołał wytworzyć nieskończoną siłę elektryczną tak długo, jak ruch między cewką a magnesem trwał. Doprowadziło to do wynalezienia generatora elektrycznego, a następnie silnika elektrycznego. Wkrótce potem opracowano transformatory, które mogły przekształcać prąd zmienny (ac) na dowolne pożądane napięcie., W 1833 roku Faraday ustanowił podstawy elektrochemii, publikując swoje prawa elektrolizy.
po odkryciu związku z magnetyzmem w połowie XIX wieku, Duże Generatory zaczęły wytwarzać stały przepływ energii elektrycznej. Silniki umożliwiały ruch mechaniczny, a Żarówka Edisona wydawała się pokonywać ciemność. Trójfazowa technologia prądu przemiennego opracowana przez Nikola Teslę (1857-1943) umożliwiła przewożenie energii elektrycznej na duże odległości. Elektryczność została więc udostępniona ludzkości w celu poprawy ogólnej jakości życia.,
wynalezienie elektronicznej lampy próżniowej na początku XX wieku było kolejnym znaczącym krokiem w kierunku wysokiej technologii, umożliwiającej rozwój oscylatorów częstotliwości, amplifikacji sygnału i przełączania cyfrowego. Doprowadziło to do nadawania radiowego w 1920 roku, a pierwszy komputer cyfrowy o nazwie ENIAC w 1946 roku. Odkrycie tranzystora w 1947 roku utorowało drogę do układu scalonego 10 lat później. Mikroprocesor zapoczątkował epokę informacji i zrewolucjonizował sposób, w jaki żyjemy dzisiaj.,
ludzkość zależy od energii elektrycznej, a wraz ze zwiększoną mobilnością ludzie coraz bardziej zmierzają w kierunku przenośnych magazynów energii — najpierw do zastosowań kołowych, potem przenośnych i wreszcie do noszenia. Tak niewygodne i niewiarygodne, jak wczesne baterie mogły być, przyszłe pokolenia mogą postrzegać dzisiejsze technologie jako nic więcej niż niezdarne eksperymenty.
historia rozwoju baterii.,
1600 William Gilbert (Wielka Brytania) założenie badania elektrochemicznego
1791 Luigi Galvani (Włochy) odkrycie „elektryczności zwierzęcej”
1800 Alessandro Volta (Włochy) wynalazek ogniwa woltaicznego
(dyski cynkowe i miedziane)
1802 William Cruickshank (Wielka Brytania) pierwsza bateria elektryczna zdolna
masowej produkcji
1820 André Marie Ampère (Francja) elektryczność przez magnetyzm
1833 Michael Faraday (Wielka Brytania) ogłoszenie praw Faradaya
1836 John F., uszczelnienie
akumulator niklowo-kadmowy
1949 Lew UIR, Bateria Eveready (USA) wynalazek alkaliczno-manganowy
akumulator alkaliczno-manganowy
1970 Grupa wysiłek rozwój zaworu regulowanego
akumulator ołowiowo-kwasowy
1990 grupa wysiłek komercjalizacja niklu-metalu
akumulator wodorkowy
1991 Sony (Japonia) komercjalizacja
p>
bateria litowo-jonowa
1996 moli energy (Kanada) wprowadzenie Li-Ion
z katodą manganową
2005 Valence, system A123 (USA) wprowadzenie Li-ion z katodą fosforanową
ilustracje firmy cadex Electronics Inc.,
Isidor Buchmann jest założycielem i dyrektorem generalnym Cadex Electronics Inc, Kanadyjskiej firmy specjalizującej się w projektowaniu i produkcji zaawansowanych urządzeń do testowania akumulatorów. Przez dwie dekady badał zachowanie akumulatorów w praktycznych, codziennych zastosowaniach. Jako wielokrotnie nagradzany autor wielu artykułów i książek na ten temat, Buchmann wygłosił na całym świecie referaty Techniczne dotyczące akumulatorów. Więcej informacji na temat baterii można znaleźć na stronie Cadex ' s battery university. Z firmą Isidor można skontaktować się pod adresem 22000 Fraserwood Way, Richmond, BC V6W 1J6, Kanada.