Bateria – InventicoMania cu Bogdan Sălăvăstru (14.05.2016)

Publicat de Lucian Bălănuţă, 14 mai 2016, 14:33

În anul 1660, Otto von Guericke a construit prima mașină electrică care consta dintr-un glob mare de sulf care prin frecare, a atras pene și bucăti mici de hârtie. Guericke a fost capabil să demonstreze că scânteile generate erau într-adevăr electrice. Prima utilizare a electricitătii statice a fost așa-numitul “pistol electric”. Inventat de Alessandro Volta, un cablu electric a fost plasat într-un vas umplut cu gaz metan. Prin trimiterea unei scântei electrice prin cablu, vasul va exploda.

În 1791, în timp ce lucra la Universitatea din Bologna, Luigi Galvani a descoperit că mușchiul unei broaște se contracta când este atins cu un obiect metalic. Acest fenomen a devenit cunoscut ca electricitatea animală – un termen impropriu, deoarece teoria nu a fost demonstrată. Determinat de aceste descoperiri, Volta a inițiat o serie de experimente folosind zinc, plumb, cositor sau oțel pentru plăci pozitive. Cupru, argint, aur sau grafit pentru plăci negative.

Următoarea etapă în generarea electricitătii a fost electroliza. Volta a descoperit în 1800 că un flux continuu al unei forțe electrice era generat când se foloseau anumite fluide ca și conductori pentru a produce o reacție chimică între metale sau electrozi. Acest lucru a dus la inventarea primei celule voltaice.

În același an, Volta a lansat descoperirea unei surse care era continuă de electricitate la Societatea Regală din Londra. Experimentul nu se mai limita la o scurtă scânteie care dura o fracțiune de secundă. Un flux continuu de curent electric a fost acum disponibil.

Franța a fost una dintre primele țări recunoscute oficial pentru descoperirile lui Volta. În acel moment, Franța avea acces la cele mai mari descoperiri stintifice și ideile noi erau așteptate cu brațele deschise pentru a sprijini agenda politică. Volta s-a adresat Institutului din Franța, într-o serie de conferințe la care Napoleon Bonaparte a fost prezent în calitate de membru al Institutului.

Noile descoperiri au fost făcute atunci când Sir Humphry Davy, inventatorul lămpii de veghe a instalat cea mai mare și mai puternică baterie electrică în subsolurile Institutului Regal din Londra. El a conectat bateria la electrozii de cărbune producând prima lumină electrică. După spusele martorilor, lampa cu arc voltaic a făcut ”cel mai strălucitor arc de lumina văzut vreodată.”

Cele mai importante cercetări ale lui Davy au fost dedicate electrochimiei. În urma experimentelor lui Galvani și descoperirea celulei voltaice, interesul față de electricitatea galvanică devenise răspandită. Davy începuse să testeze efectele chimice ale electricității în 1800. El a descoperit curând că prin trecerea curentului electric prin unele substanțe, aceste substanțe se descompun, proces ulterior numit electroliza. Tensiunea generată fost direct legată de reactivitatea electrolitului cu metalul. Evident, Davy a înțeles că acțiunea electrolizei și a celulei voltaice au fost la fel.

În 1802, Dr. William Cruickshank proiectează prima baterie electrică pentru producția in masă. Acesta a aranjat foi pătrate de aramă, pe care le-a cositorit la capete cu foi de zinc de dimensiuni egale. Aceste foi au fost puse într-o cutie lungă de lemn, care a fost sigilată cu ciment. Șanîările din cutie fixau plăcile de metal în poziție. În continuare, a fost apoi umplut cu un electrolit de sare de mare sau apă acidă.

 A treia metodă de generare a electricității a fost descoperită relativ târziu – energie electrică prin magnetism. În 1820, André-Marie Ampère (1775-1836) a observat că firele purtătoare de curent electric erau uneori atrase unul de altul, în timp ce de alte ori au fost respinse.

 În 1831, Michael Faraday (1791-1867) a demonstrat cum un disc de cupru a fost în măsură să ofere un flux constant de energie electrică atunci când se învârte într-un câmp magnetic puternic. În anul 1833, Faraday definește fundamentul electrochimiei prin Legea lui Faraday, care descrie valoarea reducerii care survine într-o celulă electrolitică.

În 1836, John F. Daniell, un chimist englez, continuă cu studierea  bateriei electro-chimice și dezvoltă o celulă imbunătățită care producea curent continuu, față de echipamentul lui Volta. Pană atunci, toate bateriile au fost compuse din celule primare, ceea ce inseamnă că ele nu pot fi reincărcate. În 1859, fizicianul francez Gaston Plate a inventat prima baterie reincărcabilă. Acest acumulator secundar a fost bazat pe chimia plumbului acid, un sistem care este folosit și astăzi.

În 1899, Waldmar Jungner din Suedia a inventat bateria nichel-cadmiu, care utilizează nichel pentru electrodul pozitiv și cadmiu pentru negativ. Doi ani mai târziu, Edison produce un model alternativ prin înlocuirea cadmiului cu fier. Datorită materialului care costă mai mult comparativ cu celulele uscate sau acumulatorii cu plumb-acid, aplicațiile practice ale bateriilor nichel-cadmiu și nichel-fier au fost limitate.

Nu a fost pană Shlecht și Ackermann au inventat placa de pol sinterizat în 1932, când s-au realizat îmbunătățiri profunde. Aceste progrese s-au reflectat în curenții de sarcină mai mari și imbunătățirea longevității. Bateria nichel-cadmiu, așa cum o știm astăzi, devine disponibilă doar când Neumann reușește să finalizeze celuaă, în 1947.