Во время раскопок города возрастом более двух тысяч лет ученые обнаружили странный сосуд с железными стержнями внутри. Проведенные над ним эксперименты показали, что он был способен производить электричество и являлся древним источником электрической энергии.
Сегодня нам кажется, что батарейки и аккумуляторы существовали всегда. Большинство из них — это гальванические элементы, в которых химическая энергия превращается в электрическую. Такое устройство состоит из двух электродов и электролита. Электроды (катод и анод) изготавливают чаще всего из металлов или их оксидов. Электролитами могут быть кислоты, соли и даже некоторые кристаллы. Литий-ионные аккумуляторы наших смартфонов — тоже гальванические элементы.
При контакте электродов с электролитом происходит химическая реакция и возникает движение заряженных частиц — постоянный ток. Если нужно повысить напряжение или силу тока, можно соединить несколько гальванических элементов и получить гальваническую батарею. Отсюда и пошло такое привычное нам слово «батарейка».
Гальванические элементы носят имя итальянского ученого Луиджи Гальвани. К их изобретению он отношения не имел, но его исследования в области электричества подтолкнули к их созданию другого итальянца — Алессандро Вольта. В 1799 году он опустил в банку с кислотой две металлические пластинки — цинковую и медную — и соединил их проволокой. Цинковая пластина начала растворяться, а на медной стали выделяться пузырьки газа. «Электричество!» — догадался Вольта.
Затем он усовершенствовал свое изобретение: выстроил вертикальный цилиндр из соединенных между собой цинковых дисков, меди и сукна, пропитанного кислотой. Так появился знаменитый вольтов столб — первая батарея постоянного тока.
В 1802 году русский физик Василий Петров собрал вольтов столб из 4200 медных и цинковых кругов. Напряжение устройства доходило до 1700 вольт. С помощью этого прибора ученым была открыта электрическая дуга, которая позволила сваривать и плавить металлы и стала позже использоваться в осветительных приборах.
Вольтов столб имел серьезные недостатки: он был громоздким, быстро истощался — и потому остался лабораторным прибором. Первой практичной и безопасной батареей стал марганцево-цинковый элемент, который изобрел в 1865 году француз Жорж Лекланше. Конструкция оказалась настолько удачной, что всего через три года их было выпущено 20 тысяч штук!
Не исключено, что первые батарейки появились за 2000 лет до рождения Алессандро Вольты. В конце 1930-х недалеко от Багдада нашли глиняный сосуд с медным и железным стержнями внутри. Немецкий археолог Вильгельм Кениг, который сделал эту находку, предположил, что сосуд мог быть гальваническим элементом и использовался для золочения серебряных кувшинов.
Позже, воспроизведя конструкцию сосуда, экспериментаторы доказали, что при добавлении различных электролитов, включая винный уксус, медный купорос и лимонный сок, устройство способно генерировать электрический ток напряжением до четырех вольт.
«Багдадская батарейка» вполне могла бы служить источником питания для большинства смартфонов, правда, носить с собой глиняный 13-сантиметровый горшочек, в котором булькает кислота, согласитесь, было бы не слишком удобно.
Оригинал статьи и другие материалы об энергетике читайте на сайте журнала «Энергия+».