Lịch sử của những phát minh. Pin. Lịch sử hình thành pin Những ngày quan trọng khác trong lịch sử phát triển pin

Nhìn xung quanh. Hầu như tất cả các thiết bị điện cỡ nhỏ xung quanh chúng ta trong cuộc sống hàng ngày đều có nguồn điện di động trong mạch điện - nói một cách đơn giản là pin. Có thể là điện thoại di động, điều khiển từ xa của TV, đồng hồ treo tường hoặc để bàn, máy tính, v.v.

Tất cả các thiết bị này đều không hoạt động nếu không có pin hoặc ắc quy. Vậy chúng ta hãy cùng nhìn lại lịch sử phát hiện ra thiết bị thần kỳ nhỏ bé này. Nguyên tố hóa học đầu tiên được phát minh vào cuối thế kỷ 18 bởi nhà khoa học người Ý Luigi Galvani, hoàn toàn tình cờ. Nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu về phản ứng của động vật với nhiều hình thức tiếp xúc khác nhau với chúng.

Khi gắn hai dải kim loại khác nhau vào chân một con ếch, ông đã phát hiện ra dòng điện giữa chúng. Mặc dù Galvani không đưa ra lời giải thích chính xác về quá trình này nhưng kinh nghiệm của ông đã làm cơ sở cho nghiên cứu của một nhà khoa học người Ý khác là Alessandro Volta. Ông tiết lộ nguyên nhân gây ra dòng điện là phản ứng hóa học giữa hai kim loại khác nhau trong một môi trường nhất định.

Volta đặt hai tấm vào thùng chứa dung dịch muối: kẽm và đồng. Thiết bị này đã trở thành nguyên tố hóa học tự động đầu tiên trên thế giới. Volta sau đó đã cải tiến thiết kế của mình, tạo ra “ cực điện”(Phụ lục. Ảnh).

Năm 859, nhà khoa học người Pháp Gaston Plante đã tạo ra loại pin sử dụng các tấm chì ngâm trong dung dịch axit sulfuric yếu. Loại pin này được sạc bằng nguồn điện một chiều, sau đó bắt đầu tự tạo ra điện, thải ra gần như toàn bộ lượng điện dùng để sạc. Hơn nữa, điều này có thể được thực hiện nhiều lần. Đây là cách pin đầu tiên xuất hiện.

2. Bảng câu hỏi về pin trong cuộc sống của chúng ta

Để có câu trả lời cho tất cả những câu hỏi này, tôi đã thực hiện một cuộc khảo sát:

Tôi yêu cầu phụ huynh và học sinh trung học trả lời các câu hỏi trong bảng câu hỏi của tôi. 32 người đã được phỏng vấn

Câu hỏi 1: Điều gì hướng dẫn bạn khi mua pin?

(Phụ lục bảng 1)

Hầu hết người được hỏi đều chú ý đến nhà sản xuất khi mua pin.

Câu 2: Bạn sử dụng pin cho thiết bị nào?

(Phụ lục bảng 2)

Hầu hết mọi người sử dụng pin trong điều khiển từ xa và đồng hồ.

Pin điện là một thứ rất hữu ích. Nếu không có thì đồ chơi sẽ phải cắm vào ổ cắm và vướng vào dây điện, hơn nữa, dòng điện từ mạng không phù hợp với đồ chơi, cũng cần có một hộp chuyên dụng để sửa chữa.

Pin không có công suất như dòng điện đi vào nhà của chúng ta nhưng chúng có thể được vận chuyển từ nơi này sang nơi khác và cũng có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng khẩn cấp khi mạng bị cắt.

Câu hỏi 3: Bạn làm gì với pin đã qua sử dụng?

(Phụ lục bảng 3)

Hầu hết mọi người đều vứt pin, một số sử dụng bộ sạc.

Câu hỏi 4: Làm cách nào để kéo dài tuổi thọ pin?

(Phụ lục bảng 4)

Gần một nửa số người được khảo sát không biết cách kéo dài tuổi thọ pin.

Kết luận từ cuộc khảo sát:

1. Pin điện là một thứ rất hữu ích. Họ cho đồ chơi và những thứ hữu ích khác sự độc lập và tự chủ.

2. Nhà nào cũng có những thiết bị cần dùng pin.

3. Hầu hết người được hỏi đều tập trung vào giá cả và thương hiệu khi mua pin.

4. Hầu hết mọi người không biết cách kéo dài tuổi thọ pin và vứt chúng đi ngay lập tức.

Lịch sử pin.

Nếu bạn theo dõi lịch sử của pin, rõ ràng Alessendro Volta là người đầu tiên thực hiện bước sáng tạo ra chúng, nhưng ông đã không tìm ra cách làm cho tế bào điện mà ông nhận được có thể sạc lại được. Một nhà khoa học người Đức khác, Wilhelm Sinsteden, đã quan sát thấy tác dụng tạo ra dòng điện một chiều bằng cách nhúng các tấm chì vào axit sulfuric, nhưng không rút ra kết luận nào có thể áp dụng vào thực tế.

Chúng tôi nợ người Pháp việc tạo ra pin. Chính nhà khoa học người Pháp Gaston Plante đã tạo ra nguyên mẫu của mình vào năm 1859 - một loại pin axit chì, không giống như pin điện, có thể sạc lại được.

Nhà phát minh bóng đèn người Mỹ, Thomas Edison, bắt đầu quan tâm đến các đặc tính của pin lưu trữ có thể sạc lại. Ông là người đầu tiên nảy ra ý tưởng sử dụng ắc quy cho nhu cầu vận tải và góp phần khởi đầu sản xuất ắc quy ô tô. Edison không chỉ là nhà khoa học vĩ đại mà còn là nhà tư tưởng thực tế. Nhờ có ông mà điện thực sự đến để phục vụ nhân loại.

Kể từ đó, bản chất của quá trình lưu trữ năng lượng trong pin axit chì không hề thay đổi, chỉ có vật liệu được sử dụng để sản xuất nó là thay đổi. Vỏ pin ebonite cũ đã được thay thế bằng vỏ pin polypropylen hiện đại. Ebonite là vật liệu ít chịu va đập hơn và polypropylen rẻ hơn nhiều.

Ắc quy ô tô hiện đại.

Ắc quy ô tô hiện đại là những tấm chì xốp dạng lưới (một là chì, một là chì dioxide), được nhúng vào chất điện phân được pha chế từ hỗn hợp nước cất và axit sunfuric với nhiều chất phụ gia để cải thiện tính chất của nó. Nhưng những công nghệ mới nhất được sử dụng trong sản xuất ắc quy ô tô đã cải thiện đáng kể đặc tính của chúng. Chúng làm giảm sự ăn mòn, tăng tuổi thọ của pin, cải thiện việc tiếp nhận và phân phối điện tích, giảm thất thoát nước và bong ra khối lượng hoạt động, đồng thời tăng chế độ nhiệt độ bằng cách tăng khả năng chống băng giá. Một số thiết bị bổ sung, chẳng hạn như đèn báo, cho phép bạn theo dõi mức sạc pin.

Ưu điểm quan trọng nhất của pin hiện đại là tăng giá trị dòng khởi động, đảm bảo động cơ khởi động ổn định trong mọi điều kiện nhiệt độ và tuổi thọ dài hơn do khả năng tự phóng điện giảm.

Như bạn có thể đã đoán, chúng ta sẽ nói về một điều nhỏ nhặt như vậy, trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, có rất nhiều điều về pin. Trong thế giới hiện đại, pin bao quanh chúng ta ở khắp mọi nơi, có thể là máy đọc sách điện tử hay đồng hồ, điều khiển từ xa của TV hay pin trong điện thoại di động, chúng ta đã quá quen với sự tồn tại và hiện diện của chúng đến mức chúng ta thực tế không nhận thấy sự tồn tại của chúng. , trên thực tế, điều này được hỗ trợ bởi thực tế là chúng có kích thước khác nhau.

Đối với chúng tôi, pin đã trở nên phổ biến!

Và ngày xửa ngày xưa, vào buổi bình minh của sự xuất hiện, nó là một thiết bị khá lớn và là nguồn năng lượng điện duy nhất trên hành tinh dành cho nhân loại.

Người sáng lập ra pin được coi là đúng đắn là nhà vật lý người Ý Alessandro Volta (1745 - 1827), người đã nghiên cứu nhiều công trình của người đồng hương Luigi Galvani (1737-1798), người đã tiến hành các thí nghiệm với “điện động vật”, đã đi đến kết quả đáng chú ý này khám phá.

Sau khi đọc chuyên luận “về lực điện trong cơ” của Galvani, Alessandro Volta nhận thấy rằng điện chỉ xuất hiện khi có mặt hai kim loại. Vì vậy, anh đã ngay lập tức thực hiện thí nghiệm đầu tiên của mình, bao gồm việc cho hai đồng xu vào miệng, một trên lưỡi và một ở dưới, đồng thời nối chúng bằng một sợi dây và cảm nhận được vị mặn.

Trải nghiệm này đã thúc đẩy anh ấy suy ngẫm, kết quả của nó là việc tiếp tục nghiên cứu mà anh ấy đã bắt đầu, chỉ ở quy mô lớn hơn.

Một trong những thí nghiệm này là việc lắp đặt hơn một trăm vòng tròn kim loại chồng lên nhau, ngăn cách bằng giấy và làm ẩm bằng nước muối. Không lâu sau, Alessandro, sau khi kiểm tra cảm giác bằng ngôn ngữ của mình, đã bị thuyết phục về sự hiện diện của điện trong thiết bị của mình, đồng thời nhận thấy rằng nó liên tục hiện diện.

Sau nhiều thí nghiệm như vậy, Alessandro Volta đã chế tạo được pin. Nó bao gồm các tấm đồng và kẽm nối thành chuỗi, được hạ thành từng cặp vào các bình chứa axit loãng.

Đúng vậy, thiết bị này đã không nhận được ngay cái tên mà chúng ta đã quá quen thuộc - pin. Ban đầu, thiết bị này được gọi là “vương miện của mạch máu” và vào thời điểm đó nó là nguồn năng lượng điện lớn nhất.

Nếu chúng ta dịch nó sang các tiêu chuẩn hiện đại, như thông lệ hiện nay, thì “vương miện của những con tàu” ở thời đại chúng ta sẽ chỉ đủ cung cấp năng lượng cho một máy thu radio thông thường.

Sau đó, Alessandro Volta đổi tên phát minh của mình để vinh danh Luigi Galvani và gọi nó là tế bào điện.

Nhân tiện, cái tên này vẫn tồn tại cho đến ngày nay, mặc dù bản thân thiết bị này đã trải qua những thay đổi đáng kể về thiết kế.

Các thí nghiệm đầu tiên cho thấy khả năng tích lũy, tức là. để tích lũy năng lượng điện được tạo ra ngay sau khi nhà khoa học người Ý Volta phát hiện ra hiện tượng điện điện.

Năm 1801, nhà vật lý người Pháp Gautereau, khi cho dòng điện chạy qua nước qua các điện cực bạch kim, đã phát hiện ra rằng sau khi dòng điện qua nước bị gián đoạn, người ta có thể nối các điện cực lại với nhau để thu được dòng điện ngắn hạn.

Sau đó, nhà khoa học Ritter đã thực hiện thí nghiệm tương tự, sử dụng các điện cực làm bằng vàng, bạc, đồng, v.v. thay cho các điện cực bạch kim và tách chúng ra khỏi nhau bằng những mảnh vải ngâm trong dung dịch muối, ông thu được điện cực thứ nhất, tức là có khả năng giải phóng cái được lưu trữ trong nó là năng lượng điện, nguyên tố.

Những nỗ lực đầu tiên nhằm tạo ra một lý thuyết về một nguyên tố như vậy được thực hiện bởi Volta, Marianini và Bequerel, họ lập luận rằng hoạt động của pin phụ thuộc vào sự phân hủy dung dịch muối thành axit và kiềm bằng dòng điện và sau đó, khi kết hợp chúng lại với nhau. , cho dòng điện trở lại.

Lý thuyết này đã bị phá vỡ vào năm 1926 bởi các thí nghiệm của Deryariv, người đầu tiên sử dụng nước axit hóa trong pin.

Nước bị axit hóa, khi có dòng điện chạy qua, rõ ràng sẽ bị phân hủy thành oxy và hydro, và nguyên tố này có hoạt động tiếp theo là do sự phân hủy này. Quan điểm này đã được Grove chứng minh một cách xuất sắc bằng cách chế tạo bộ tích khí nổi tiếng của ông, bao gồm các tấm được ngâm trong nước axit hóa và được bao quanh ở trên cùng: một tấm chứa hydro và tấm kia chứa oxy. Tuy nhiên, pin ở dạng này rất không thực tế, vì việc lưu trữ một lượng điện lớn đòi hỏi phải lưu trữ một lượng khí rất lớn, chiếm một thể tích lớn.

Một cải tiến thực tế to lớn trong việc phát triển pin đã được thực hiện vào năm 1859 bởi Gaston Plante, người, sau một loạt thí nghiệm dài, đã tạo ra một loại pin bao gồm các tấm chì có diện tích bề mặt lớn, khi được sạc bằng dòng điện được phủ bằng oxit chì, a. giải phóng oxy và chất lỏng, chúng tạo ra dòng điện.

Plante lấy hai dải chì, đặt các dải vải vào giữa chúng và cuộn các dải đó quanh một cây gậy tròn. Sau đó, ông buộc bó kết quả lại với nhau bằng các vòng cao su và đặt nó vào bình chứa nước đã được axit hóa. Khi một cục pin như vậy được sạc và xả nhiều lần, một lớp hoạt động tích cực sẽ được hình thành trên bề mặt của các tấm, lớp này tham gia vào quá trình và mang lại cho bộ phận này công suất lớn. Tuy nhiên, nhu cầu về số lần sạc và xả rất lớn của pin Plante để cung cấp cho nó một số công suất đã làm tăng đáng kể giá thành của pin và gây khó khăn cho việc sản xuất.

Cải tiến tiếp theo đưa pin trở lại dạng hiện đại là việc Camille Faure sử dụng các tấm chì dạng lưới vào năm 1880, các ô lưới trong đó chứa đầy một khối được chuẩn bị đặc biệt, được chuẩn bị trước. Quá trình này đã đơn giản hóa đáng kể và làm giảm giá thành sản xuất pin, giảm quá trình hình thành pin xuống còn một quy trình rất ngắn.

Những cải tiến tiếp theo trong lịch sử của pin axit chì đi theo con đường cải tiến phương pháp làm đầy và tạo thành các tấm lưới của Faure mà không tạo ra những thay đổi mạnh mẽ đối với thiết kế của pin. Song song với sự phát triển của pin chì, loại pin này có một số nhược điểm lớn và không thể tháo rời, chẳng hạn như trọng lượng trên một đơn vị công suất cao, không thể lưu trữ mà không bị hư hỏng ở trạng thái phóng điện, v.v., sự phát triển của các khả năng việc sử dụng kim loại khác ngoài chì để sản xuất pin đang được tiến hành.

Pin Edison và Jungner được sử dụng rộng rãi trong những trường hợp cần có trọng lượng nhẹ và dễ dàng sạc pin, vì chúng có thể tồn tại bao lâu tùy thích ở trạng thái xả điện. Tuy nhiên, họ không thể thay thế pin chì, do giá cao và do sản lượng thấp và điện áp thấp mà chúng cung cấp. Do đó, pin sắt-niken có một vị trí lớn trong tất cả các hệ thống lắp đặt di động và di động, trong khi pin chì có phạm vi ứng dụng rộng rãi trong lắp đặt cố định.

Emtsov G. Pin điện

Sách giáo khoa lịch sử có thể không đúng sự thật: nhân loại có thể đã bắt đầu nghiên cứu về điện sớm hơn nhiều so với những gì người ta thường tin. Sự tồn tại của Pin Baghdad nghìn năm tuổi cho thấy Volta không phát minh ra pin điện. Ngày nay người ta thường chấp nhận rằng chính nhà vật lý người Ý Alessandro Volta là người đã phát minh ra pin điện vào năm 1800. Ông phát hiện ra rằng khi đặt hai đầu dò kim loại khác nhau vào dung dịch hóa học, các electron sẽ di chuyển giữa chúng. Điều này đã bắt đầu công việc của các nhà khoa học khác về điện và điều này đã tạo động lực to lớn cho sự phát triển của khoa học. Nhưng Pin Baghdad đã đẩy niên đại lùi lại vài nghìn năm.

Các thành phần của Pin Baghdad

Người ta đã cố gắng nghiên cứu về điện từ rất lâu trước Voltas, về những ghi chép được lưu giữ trên giấy cói và tranh treo tường của Ai Cập cổ đại. Tuy nhiên, đây chỉ là bằng chứng gián tiếp và ít người tin vào điều đó cho đến năm 1938, nhà khảo cổ học người Đức Wilhelm Koenig đã mô tả cái gọi là Baghdad Jar (còn gọi là Pin Baghdad). Con tàu bằng đất sét có điện này được tìm thấy vào năm 1936 tại khu vực Kujut Rabu bên ngoài Baghdad, khi các công nhân đang san lấp mặt bằng cho tuyến đường sắt.

Công lao của Koenig là ông đã nhìn thấy trong một chiếc bình hình bầu dục làm bằng đất sét màu vàng sáng cao 13 cm một thiết kế điển hình của pin, loại pin này đã được sử dụng rộng rãi vào thời điểm đó. Con tàu có mọi thứ cần thiết để lưu trữ năng lượng: một tấm đồng cuộn quanh chu vi, một thanh sắt ở giữa và một vài miếng nhựa đường bên trong. Cái sau bịt kín các cạnh trên và dưới của hình trụ đồng. Mối liên hệ chặt chẽ này cho thấy chiếc bình từng chứa chất lỏng. Giả thuyết này được xác nhận bằng dấu vết ăn mòn trên đồng. Điều này cũng đưa ra manh mối về loại chất lỏng - giấm hoặc rượu. Những chất tự nhiên này có chứa axit - điều kiện cần thiết cho bất kỳ loại pin nào.

Khu vực pin Baghdad

Tại sao lại dùng pin nếu không có thiết bị điện?

Chẳng bao lâu sau, những hiện vật tương tự như chiếc bình Baghdad đã được tìm thấy gần các thành phố Seleucia và Ctesiphon. Điều này mang lại kiến ​​thức chính xác rằng hàng ngàn năm trước con người đã sử dụng điện. Tuy nhiên, tại sao họ lại cần điện, vì họ không có bóng đèn, tivi, tủ lạnh và các thiết bị điện khác?

Câu trả lời chính xác cho câu hỏi này vẫn chưa được biết, nhưng các nhà khoa học đã có một số phỏng đoán về vấn đề này. Ví dụ, Koenig trong các bài báo của mình tin rằng những nguồn năng lượng này được sử dụng để mạ đồ trang sức. Quy trình công nghệ này được sử dụng ở mọi nơi ngày nay: mạ dây đồng, mạ vàng đồ trang sức bằng đồng và bạc, mạ crôm trên các bộ phận bằng thép, v.v. Điểm đặc biệt của nó là dưới tác động của dòng điện, có thể phủ một lớp phủ mỏng và bền của vật liệu này lên vật liệu khác.

Phiên bản này có quyền tồn tại vì nó đã được thử nghiệm trên thực tế. Willard Gray, một kỹ sư tại phòng thí nghiệm điện cao áp chính ở thành phố Pittsfield của Mỹ, đã tạo ra một bản sao chính xác của một cục pin cổ bằng cách sử dụng các bản vẽ từ bài báo của Koenig. Ông lần lượt đổ đầy nước nho và giấm vào một bình đất sét và thu được điện áp ở các cực kim loại khoảng 1,5 V. Đây chính xác là điều mà bất kỳ loại pin AA tiêu chuẩn nào ngày nay cũng mang lại.

Thiết kế của Ngân hàng Baghdad

Pin dùng cho phép thuật và chữa bệnh

Ngoài giả thuyết về việc người xưa dùng pin để mạ điện, còn có hai giả thuyết nữa: điện trị liệu và ma thuật.

Người xưa tin rằng nếu cho dòng điện chạy vào chỗ đau thì chỗ đó sẽ tê và hết đau. Có những ghi chép về điều này trong các tác phẩm của các bác sĩ Hy Lạp và La Mã cổ đại. Ví dụ, người Hy Lạp thường sử dụng một con lươn điện cho những mục đích này, họ bôi lên chi bị viêm và giữ cho đến khi chi bị viêm trở nên tê liệt.

Kích thước của Pin Baghdad so với bàn tay

Điện cũng có thể được sử dụng để củng cố lĩnh vực tôn giáo trong đời sống người dân. Ví dụ, các linh mục đã thu thập một số lọ Baghdad vào một cục pin mạnh và gắn dây dẫn vào một bức tượng thần bằng kim loại. Mọi người chạm vào cô đều nghĩ rằng họ đã được tiếp xúc với một sinh vật cao hơn. Mặc dù trên thực tế nó chỉ là một dòng điện phóng điện yếu.

Vị linh mục càng củng cố niềm tin của mình vào mối liên hệ của mình với vị thần bằng việc ông có thể bình tĩnh chạm vào bức tượng và không bị điện giật. Để làm điều này, anh ta đi đôi dép mà anh ta thường đứng trên sàn kim loại dưới bức tượng. Đôi giày đóng vai trò như một chất cách điện và không cho dòng điện đi qua. Và những tín đồ bình thường thường đi chân trần nhất, đó là lý do tại sao thủ thuật này hoạt động hoàn hảo.

Không phải pin mà là ngăn chứa đồ

Những lý thuyết cho rằng người xưa có thể sử dụng năng lượng một cách có mục đích trong các nguồn hóa học không cho phép chúng ta nói chắc chắn rằng điều này đã thực sự xảy ra. Lý do cho điều này là do công suất rất thấp và trọng lượng lớn của loại pin này khiến chúng trở nên vô dụng trong thực tế. Ví dụ, một quả táo có thể làm cho một chiếc máy tính thông thường hoặc một chiếc đồng hồ đeo tay đơn giản hoạt động được. Nhưng nguồn điện hiện đại thuận tiện hơn nhiều.

Ngoài ra, việc ngân hàng Baghdad thực sự là một cục pin đã bị bác bỏ bởi những phát hiện khác. Ví dụ, một phát hiện ở Seleucia có chứa một cuộn giấy cói. Và hiện vật từ Ctesiphon có những tấm đồng xoắn bên trong. Vì vậy, theo một số nhà khoa học, những chiếc bình như vậy được dùng để đựng đồ chứ không phải để tạo ra điện.

Phiên bản của họ được xác nhận bởi thực tế là vỏ bitum đã được bịt kín hoàn toàn và không có đầu nối cho các điểm tiếp xúc kim loại của dây dẫn. Nó cũng không có lỗ để đổ đầy chất điện phân, nhưng nguồn điện như vậy đòi hỏi phải thay thế thường xuyên.

Theo các nhà khoa học, những cuộn giấy thiêng làm từ vật liệu có nguồn gốc hữu cơ - giấy da hoặc giấy cói - được cất giữ trong những chiếc bình như vậy. Khi chúng phân hủy, axit hữu cơ được giải phóng, điều này giải thích sự hiện diện của dấu vết ăn mòn trên ống trụ đồng bên trong bình đất sét.

Nhân tiện, nếu vấn đề của người xưa là tạo ra nguồn điện thì ngày nay nhiệm vụ chính là xử lý chúng với mức độ gây hại tối thiểu cho môi trường. Và MTS giúp người dùng Ukraine điều này. Nhà điều hành đã triển khai một chương trình quốc gia để họ có thể thải bỏ pin một cách chính xác. Bạn có thể tìm hiểu về nơi vứt bỏ pin đã qua sử dụng.