В начале был Вольта. Как создавали аккумулятор

Прослышав о чудо-лягушке, другие ученые стали повторять тот же опыт, и разгадка была все ближе и ближе. Дальше всех зашел Алессандро Вольта – об этом можно догадаться по его фамилии, единицу измерения в честь абы кого не назовут! Он проводил серию экспериментов, чтобы понять, прав был Гальвани или нет. После десятков успешных и неуспешных опытов Вольта заявил, что мышцы сократились не из-за «способностей» амфибии, а из-за соединения разных проводников в жидкости, находящейся в теле лягушки. Чтобы доказать свою правоту, он начал проводить опыты уже без живности. В судьбоносном для него и всего мира 1800 году он впервые поместил пластины из цинка и меди в банку с кислотой и соединил их проволокой. Цинковая пластина быстро начала растворяться, а на медной стали выделяться пузырьки газа. Вольта предположил, что по проволоке протекает электрический ток, и доказал это, приложив к ней электроскоп. Так он понял, что химический источник тока можно собрать самому, и вскоре создал первый гальванический элемент – Вольтов столб. Он состоял из медных и цинковых пластин и кусочка сукна, пропитанных кислотой. Нанизав на проволоку несколько таких элементов, Вольта сделал первую в мире батарею, вырабатывающую электричество. Очевидно, физик понимал, что совершил революционное открытие, потому что сразу же отправил письмо о нем в Лондонское королевское общество. Он написал, что в его опыте «проводник второго класса (жидкий) находится в середине и соприкасается с двумя проводниками первого класса из двух различных металлов… вследствие этого возникает электрический ток того или иного направления». Письмо произвело сенсацию в научном мире, а новости о первой батарее облетели все страны. Впечатлились не только ученые умы – когда об открытии узнал император Наполеон I, он пригласил Вольту в Париж в Институт Франции, чтобы тот лично продемонстрировал ему опыт. Не откладывая дело в долгий ящик, Вольте присвоили титул графа и сенатора, а его гальванический элемент назвали аккумулятором Вольта. Сейчас он считается первым шагом в истории батарей.

После открытия Вольты наступила эра изучения электричества, и в один прекрасный день она привела к тому, что у нас появились смартфоны, которые можно заряжать на ходу от портативного аккумулятора. Бум «электрических» открытий произошел в начале XIX века. Отличившиеся находились в совершенно разных странах. В Российской империи, например, спустя два года после Вольтова столба физик Василий Петров создал самую большую в мире гальваническую батарею – он соединил 4200 медных и цинковых кружков диаметром около 35 мм и толщиной около 2,5 мм, между которыми разместил бумажные слои, пропитанные раствором нашатыря. Такая батарея могла давать напряжение 1500 В. В то же время в другой части Евразии шотландец Уильям Крюйкшенк создал электрическую батарею, которая давала более стабильный ток и могла работать чуть дольше своих предшественников. Крюйкшенк спаял медные листы с цинковыми и упаковал их в деревянный ящик, изолировав цементом. Внутрь заливался электролит (вода или разбавленная кислота), и такая батарея вырабатывала ток на протяжении большего времени. Но у всех этих попыток был один общий и существенный недостаток – аккумуляторы могли отдать энергию лишь раз, без возможности перезарядиться и работать снова. А значит, ученым предстояло понять, как сделать аккумуляторы «многоразовыми».

Одновременно с шотландцем Крюйкшенком немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер создал свой «зарядный столб». Его устройство тоже состояло из 50 медных пластин и картонных дисков, пропитанных поваренной солью. В чем новшество, спросите вы? Прибор подключался к Вольтову столбу, состоящему из 100 медно-цинковых элементов. Ток проходил «от Вольта к Риттеру», медные пластины поляризовались, столб Риттера заряжался и даже после отключения от Вольтова продолжал отдавать электричество. Хотя работал такой аккумулятор недолго, это все равно был вторичный источник тока, и стало понятно, что у него та же природа, что и у Вольтова столба. Таким образом, Риттер открыл принцип работы аккумуляторов. После этого их история – это постоянные попытки улучшить характеристики: конструкцию, срок работы, емкость и другие.

История эта долгая и имеющая много этапов – самые умные люди со всего мира работали над тем, чтобы дать человечеству постоянный источник энергии, который можно заряжать N количество раз. В 1899 году швед Вальдемар Юнгнер создаст никель-кадмиевые аккумуляторы, а после них появятся никель-гидридные. В 2019 году Нобелевскую премию по химии присудят трем ученым (Акиро Ёсино, Майклу Уиттингему, Джону Гуденафу) за создание литий-ионных аккумуляторов, и это снова станет прорывом, каким когда-то был Вольтов столб. Аккумуляторы начнут применяться везде: в фотоаппаратах, телефонах, часах, ноутбуках, автомобилях и ракетах. А ведь все началось с лягушачьих лапок…