Az elem találmányának története, a találmányok története, a találmányok története
Ország. Franciaország
A találmány időtartama. 1859
A felhalmozó hatás felfedezése az egyik legfontosabb és legjelentősebb találmány az elektrotechnika területén. Nagyon gyakran szükség volt villamos energiát szállítani olyan eszközökre vagy mechanizmusokra, ahol nincs energiaforrás.
Hosszú ideig galvanikus akkumulátort használtak erre a célra, de gyenge, költséges és rendkívül nehézkes áramforrás volt. Az elektromos akkumulátor létrehozása jelentősen leegyszerűsítette ezt a feladatot.
Még 1802-ben, Ritter felfedezte, hogy két rézlemez mártott sav és csatlakozik a galvanikus akkumulátor töltve, majd fel lehet használni, mint egy áramgenerátor egy rövid időre. Ezt a jelenséget később számos más tudós tanulmányozta.
1854-ben a német katonai orvos, Wilhelm Zinsteden megfigyelte a következő hatást: amikor az áram elhaladt
Ha egy ilyen elemet, majd zárt az áramkör, megszűnése átmenjen rajta a áramgenerátor, a konstans áram abban szereplő, amely érzékeli, amíg a teljes ólom-dioxidot nem oldódik a savas. Így Zinsteden közel járt egy akkumulátor létrehozásához, de nem vette észre gyakorlati következtetéseit.
Csak öt évvel később, 1859-ben, a francia mérnök Gaston Plante véletlenül ugyanazt a felfedezést tette, és az első ólomakkumulátort építették be a történelem során. Ez volt az akkumulátor technológia kezdete.
Az Akkumulátor Plante két azonos lyuklemezből állt, amelyeket egy fa hengerre fúrtak. Ismerős
Mi magyarázza az akkumulátorban zajló folyamatokat? Ugyanúgy, mint egy galváncellában, az elektromos áram itt egy olyan kémiai reakció következménye, amely sokszor fordul elő mindkét irányban. Képzeld el, hogy elkezdjük feltölteni a lemerült akkumulátort egy egyenáramú forráshoz való csatlakoztatással. Általában még fel nem a tömeg a pozitív vezetéket lemez tartalmaz, a maradványai a korábbi ciklusban - ólom-oxid PbO és az ólom-szulfát PbSO4, és negatív - csak az ólom-oxidot PbO.
Az intézkedés alapján elektromos áram elektrolit - savanyított víz - bomlani kezd: a pozitív elektródon, oxigént, ami azonnal oxidálja ólom-oxid és ólom-szulfát a peroxid PbO2 (ahol a sav maradékot SO4 oldatba megy) és a hidrogén megjelent a negatív lemez. Ez utóbbi kombinálódik az oxigén oxigénjével, ami fémes ólmot és vizet képez. Ezután a gáz elkezd felhalmozni a vezetőlemez pórusaiban.
Ha a töltött akkumulátor az áramkörbe van csatlakoztatva, a töltés közben áthalad az áram,
A folyadékból származó kénsav átjut a pozitív elektródra, és ismét ólom-szulfátot képez, miközben a hidrogén és az ólom a negatív lemezen oxidálódik, az első a vízbe, a második a ólom-oxidba. Némileg egyszerűsített formában (párhuzamos folyamatok nélkül) a kibocsátás kémiai reakciója a következő: PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O.
Amikor a jelek töltése ellentétes irányba megy. Ez a reakció, amelyet az elektromos áram felszabadítása kísér, mindaddig folytatódik, amíg a ólom-oxid mennyisége mindkét lemezen egyensúlyban van. Ugyanez a reakció egy nyitott akkumulátorban történik, de sokkal lassabb. Ha a töltés (az oldatban levő savmaradék elválasztása miatt) a folyadékban lévő akkumulátornak a fajlagos tömege megnő, és amikor lemerül, akkor csökken (mivel
A Növényi akkumulátor jelentős hátránya volt annak kis kapacitása - túl gyorsan lemerült. Hamarosan a Plante észrevette, hogy a kapacitás növelhető az ólomlemezek felületének speciális előkészítésével, amelynek lehetőleg porózusnak kell lennie. Ennek elérése érdekében az üzem lemerítette a feltöltött akkumulátort, majd ismét átengedte az áramot, de az ellenkező irányba. Ezt a lemezalakító eljárást többször megismételjük körülbelül 500 óra alatt, és mindkét lemezen egy ólom-oxid réteget kívánunk növelni.
Amíg a dinamógépet kitalálták, az elemek kevéssé érdekeltek az elektromos mérnököknek, de amikor gyorsan és egyszerűen betöltésre kerültek egy generátorral, az elemek nagyon elterjedtek. 1882-ben Camille For jelentősen javította az akkumulátorlemezek gyártásának technikáját.
Hogy a lemezeken kialakult oxidok mennyisége nem esett le, rongyot takart. Az akkumulátor kihasználása nemcsak a Plante akkumulátortól gyorsabban lett feltöltve, hanem jelentősen nagyobb kapacitással is rendelkezett, és nagyon erős áramot tud adni. Olyan párhuzamos vezetőlemezekből állt, amelyek egymáshoz közel helyezkedtek el és egymáshoz kapcsolódtak, úgyhogy mindegyik elektróda ugyanazt a jelet két elektróda közé
A Fora találmánya azonnal felkeltette az elektromos mérnökök figyelmét. Volkmar német bankár, aki felvásárolta a Fora elemeket, hamarosan tovább javította őket. A régi elemekben az oxidok rétege, ahogy már említettük, nem tapadtak jól a rácsra, és könnyen leeshetnek, amikor rázzák őket.
Ez komoly hiba volt a tervezésben, mivel az zavarja az akkumulátorok közlekedésben történő használatát. Az ügy kijavítása érdekében Volkmar azt javasolta, hogy az ólomlemezek ne legyenek folytonosak, hanem rácsok formájában, amelyek lyukai tele voltak spongyos ólommal. Az ilyen rácsokon az aktív tömeg már nem egyszerűen az ólomhoz tapadt, hanem határozottan a sejtekben tartott.
A huszadik század elején az akkumulátor javítását az Edison vette át, aki többet akart tenni
Mint általában, Edison nagy léptékben kezdett dolgozni: egy speciális laboratóriumot hozott létre nagy vegyészmérnökkel, és arra utasította őket, hogy tanulmányozzák ezeket a területeket. Lényegében egy teljesen új típusú akkumulátort hoztak létre, amelyben az elektrolit alkália volt, és a negatív elektróda valamilyen szennyeződéssel őrölt vasat. Hosszú ideig nem sikerült kiválasztani a pozitív elektróda anyagát. Mivel az alkáli elemben lévő kémiai folyamatok nagyon összetettek voltak, és nem teljesen értettek, szó szerint horgászni kellett. A kísérleti modellekben a pozitív elektródot szénből állították elő, amelynek pórusai különböző anyagokkal voltak töltve: sok fém és vegyülete kipróbált, de mindegyik elégtelen eredményt adott.
Végül rendezni nikkel, amely bebizonyította, hogy a legmegfelelőbb. Mivel Edison jött a nikkel-vas akkumulátor egy elektrolit formájában kálium-hidroxid. A kémiai reakció, amely a kibocsátás során bekövetkezik
Számos akkumulátort építettek átfogó tesztekhez, és a kutatók csalódtak voltak - az akkumulátor kapacitása nagyon kicsi volt. Edison észrevette, hogy az anyag tisztasága nagy jelentőséggel bír a kapacitás növelése szempontjából. Mintavételhez kiváló minõségû kanadai nikkelt rendelt el, amely után az akkumulátorok kapacitása háromszorosára emelkedett. Nyugat-Orendjében egy kis gyárat építettek a vas és a nikkel finomítására (tisztítására). Az új akkumulátor kapacitása 2, 5-szer több volt, mint a régi kábel. Edison azzal érvelt, hogy ez a legfontosabb előrelépés az akkumulátor technológiában a kezdete óta.
A hibakeresést egyszerre több csoportba bízták: az egyik az acéltartályok hegesztésének javítására, a másik a vasfeldolgozásra, a harmadik pedig nikkel és adalékanyagokkal foglalkozott. 1905-re több mint 10 ezer további kísérletet végeztek, és 1910-ben jelentősen javult az akkumulátor visszaállítása. Az első évben a termelést 1 millió dollárra bocsátották ki, és az egészet jól értékesítették. Hamarosan új hordozható akkumulátort széles körben használtak közlekedésben, erőműveknél, kis hajóknál és tengeralattjáróknál.