电池。发明和生产的历史

免费技术库

技术历史、技术、我们身边的事物
免费图书馆 / 目录 / 我们周围的技术、技术、物体的历史

电池。发明和生产的历史

我们周围的技术、技术、物体的历史

目录 / 我们周围的技术、技术、物体的历史

文章评论

电池是一种可重复使用的电流源，其主要特点是内部化学过程的可逆性，保证其反复循环使用（通过充放电）用于储能和各种电气装置和设备的自主供电。为医药、制造等领域提供备用能源。

电池组

累积效应的发现是电气工程领域最重要和最重要的发明之一。在没有能源的地方，经常需要并且需要为设备或机构供电。长期以来，原电池用于这些目的，但它是一种弱、昂贵且体积过大的电流源。电池的制造大大简化了这项任务。

早在 1802 年，里特就发现两块铜板浸入酸液并连接到原电池上，充电后可以在短时间内用作恒流源。这种现象后来被许多其他科学家研究。 1854年，德国军医威廉·辛斯泰登（Wilhelm Sinsteden）观察到以下效应：当电流通过浸在稀硫酸中的铅电极时，正极被二氧化铅PbO2覆盖，而负极没有发生任何变化。

如果这样一个元素然后被短路，停止从一个恒定源通过它的电流，然后一个恒定电流出现在其中，直到所有二氧化铅溶解在酸中才被检测到。因此，Sinsteden 接近于创造一个蓄能器，但他并没有从他的观察中得出任何实际的结论。

仅仅五年后的 1859 年，法国工程师加斯顿·普兰特意外地做出了同样的发现，并制造了历史上第一块铅酸电池。这是电池技术的开端。

Plante 的蓄电池由两个相同的铅板组成，铅板缠绕在一个木制圆柱体上。它们由织物垫圈彼此隔开。如此安排，该装置被放置在装有酸化水的容器中并连接到电池。几个小时后，通过断开电池，可以从电池中移除足够强的电流，该电流在一段时间内保持恒定值。

电池组
蓄能器植物

什么解释了电池中发生的过程？就像在原电池中一样，这里的电流是化学反应的结果，这种反应可以在两个方向上发生多次。想象一下，我们通过将没电的电池连接到直流电源开始为它充电。通常，正极铅板的未带电质量包含前一个循环的残余物-氧化铅PbO和硫酸铅PbSO4，而负极仅包含氧化铅PbO。

在电流的作用下，电解液——酸化水——开始分解：在正极释放氧气，立即将氧化铅和硫酸铅氧化成过氧化铅（酸残SO2进入溶液），氢气在负极板上释放。后者与氧化物中的氧结合，形成金属铅和水。然后气体开始积聚在铅板的孔隙中。

如果将已充电的电池连接到电路，则在充电期间流过电池的电流会改变其方向。结果，在先前释放氧气的板上，开始释放氢气，氢气与过氧化铅的氧气发生反应。在另一块板上，释放出氧气。液体中的硫酸进入正极，再次形成硫酸铅，而负极板上的氢气和铅被氧化，首先变成水，其次变成氧化铅。以某种简化的形式（不考虑并行过程），放电的化学反应具有以下形式：

铅₂ + 铅 + 2H₂S₄ = 2PbSOXNUMX₄ + 2H₂O.

充电时，现象向相反的方向发展。这种反应伴随着电流的释放，一直持续到两块板上的氧化铅量达到平衡。在打开的电池中也会发生相同的反应，但速度要慢得多。充电时（由于酸渣释放到溶液中），电池中液体的比重增加，放电时降低（因为放电时，硫酸与氧化铅结合，在电池上形成硫酸铅）电极）。放电时，化学反应的能量转化为电能，充电时，反之亦然。

Plante 电池的一个显着缺点是容量小 - 放电过快。普兰特很快注意到，可以通过对铅板表面进行特殊处理来增加容量，该表面应尽可能多孔。为了实现这一点，普兰特将充电的电池放电，然后再次通过电流，但方向相反。这种板形成过程在大约 500 小时的时间内重复了很多次，目的是增加两个板上的氧化铅层。

在发电机发明之前，电气工程师对电池几乎没有兴趣，但是当可以使用发电机轻松快速地为它们充电时，电池变得普遍。 1882 年，Camille Faure 极大地改进了蓄电池板的制造技术。如果 Plante 蓄电池只有在反复充电和放电后才开始正常工作（直到极板变得多孔），在 Faure 蓄电池中，极板的形成速度要快得多。

福尔改进的本质是他想出了用红铅或其他氧化铅覆盖每个板的想法。充电时，其中一块板上的这种物质层变成过氧化物，而在另一块板上，由于反应，得到了低程度的氧化物。在这些过程中，两块板上都形成了一层具有多孔结构的氧化物，这有助于释放气体在电极上的积累。为了使板上形成的氧化物质量不会脱落，它们用布覆盖。 Faure电池不仅充电速度比Plante电池快，而且容量也大得多，可以产生非常强的电流。它由彼此靠近并通过一个连接的平行铅板组成，因此相同符号的每个电极放置在相反的两个电极之间。

Faure 的发明立即引起了电气工程师的注意。接手福尔电池生产的德国银行家沃尔克马尔很快对其进行了进一步改进。在以前的电池中，如前所述，氧化层不能很好地粘附在炉排上，摇晃时很容易脱落。这是一个严重的设计缺陷，因为它阻止了电池在运输中的使用。为了改善这种情况，Volkmar 建议将铅板制作成不实心的，而是采用格栅的形式，其孔洞中塞满了海绵状的铅。在这样的光栅上，活性物质不再简单地粘在引线上，而是牢牢地固定在细胞中。

电池组
Volkmar 格栅和成品电池板

XNUMX世纪初，爱迪生着手对电池进行改进，希望使其更适合交通运输的需要。为了完成这项任务，有必要减轻电池的重量，增加电池容量，去除迅速腐蚀铅板的有毒铅和苛性硫酸，之后必须更换电池。

像往常一样，爱迪生开始了大规模的工作：他创建了一个拥有大量化学家的特殊实验室，并委托他们进行上述所有领域的研究。从本质上讲，它是关于创造一种全新的电池，其中碱作为电解质，带有一些杂质的碎铁作为负极。

长期以来，无法选择正极材料。由于碱性电池中的化学过程非常复杂且尚未完全了解，因此我们必须从字面上摸索。在实验模型中，正极由碳制成，其孔隙中充满了各种物质：尝试了许多金属及其化合物，但都没有得到足够好的结果。最后，我们选择了镍，结果证明这是最合适的。于是爱迪生来到了铁镍电池，它采用了苛性钾形式的电解液。（碱性电池放电过程中发生的化学反应通过以下等式以某种简化的形式描述：

2NiOOH + Fe + 2H₂O = 2Ni（OH）₂ + 铁(OH)₂;

充电时，过程相反；电解质KOH虽然创造了必要的环境，但不参与反应。）

制造了几个这样的电池进行广泛的测试，在这里研究人员感到失望 - 电池容量非常小。爱迪生注意到材料的纯度对于增加电容非常重要。他为样品订购了高品位的加拿大镍，之后电池容量立即增加了两倍。在西奥兰治建造了一家小型铁和镍精炼厂。结果证明，新电池的容量是旧铅电池的 2 倍。爱迪生声称这是电池技术自问世以来最大的进步。

进一步的实验非常成功，以至于爱迪生在 1903 年决定在专门为此建造的工厂开始工业化生产他的电池。然而，第一批上市销售的碱性电池远非完美：它们不能很好地保持给定的电压值，经常泄漏，还有许多其他小缺陷。经销商开始收到大量投诉。爱迪生不得不停止工厂并重新致力于改进他的发明。

尽管遭遇挫折，他仍然坚信此案会成功。精炼同时委托给了几个小组：一个致力于改进蓄能器容器的焊接，另一个致力于铁的精炼，第三个从事镍及其添加剂的工作。

到 1905 年，已经进行了超过 10 次额外的实验，1910 年，经过显着改进的电池重新投入生产。第一年就生产了价值1万美元的产品，而且都取得了不错的销量。新的便携式电池很快在运输、发电厂、小船和潜艇中广泛使用。

作者：Ryzhov K.V.

我们推荐有趣的文章 部分我们周围的技术、技术、物体的历史:

▪ 替代燃料汽车

▪ 塑料

▪ 车床机器

查看其他文章 部分我们周围的技术、技术、物体的历史.

读和写 有帮助对这篇文章的评论.

<< 返回

科技、新电子最新动态：

花园疏花机 02.05.2024

在现代农业中，技术进步的目的是提高植物护理过程的效率。创新的 Florix 疏花机在意大利推出，旨在优化采收阶段。该工具配备了移动臂，可以轻松适应花园的需求。操作员可以通过使用操纵杆从拖拉机驾驶室控制细线来调节细线的速度。这种方法显着提高了疏花过程的效率，提供了根据花园的具体条件以及花园中生长的水果的品种和类型进行个性化调整的可能性。经过两年对 Florix 机器在各种水果上的测试，结果非常令人鼓舞。 Filiberto Montanari 等农民使用 Florix 机器多年，他们表示疏花所需的时间和劳动力显着减少。 ... >>

先进的红外显微镜 02.05.2024

显微镜在科学研究中发挥着重要作用，使科学家能够深入研究肉眼看不见的结构和过程。然而，各种显微镜方法都有其局限性，其中之一是使用红外范围时分辨率的限制。但日本东京大学研究人员的最新成果为研究微观世界开辟了新的前景。东京大学的科学家推出了一种新型显微镜，它将彻底改变红外显微镜的功能。这种先进的仪器可以让您在纳米尺度上以惊人的清晰度观察活细菌的内部结构。通常，中红外显微镜受到分辨率低的限制，但日本研究人员的最新进展克服了这些限制。据科学家称，所开发的显微镜可以创建分辨率高达120纳米的图像，比传统显微镜的分辨率高30倍。 ... >>

昆虫空气捕捉器 01.05.2024

农业是经济的关键部门之一，害虫防治是这一过程中不可或缺的一部分。来自西姆拉印度农业研究委员会中央马铃薯研究所 (ICAR-CPRI) 的科学家团队针对这一问题提出了一种创新解决方案——风力昆虫空气捕捉器。该设备通过提供实时昆虫种群数据来解决传统害虫防治方法的缺点。该捕集器完全由风能提供动力，使其成为一种无需电力的环保解决方案。其独特的设计使您能够监测有害和有益昆虫，从而全面了解任何农业地区的昆虫数量。卡皮尔说：“通过在正确的时间评估目标害虫，我们可以采取必要的措施来控制害虫和疾病。” ... >>

来自档案馆的随机新闻

婴儿会注意到成年人无法察觉的事情。 11.07.2023

我们通常可以认出一个物体，即使它在我们面前闪现很短时间。然而，如果另一个物体在第一个物体之后立即出现，那么对第一个物体的感知就会受到影响，我们就会不再注意到它的存在。

这种视觉感知现象称为“反向掩蔽”。在科学中，它用于研究大脑如何处理视觉信号。有趣的是，即使第二个对象在空间上不与第一个对象重叠，而是由例如轮廓或对象周围的四个点表示的情况下，也会发生这种现象。

假设这种现象的发生与违反“反馈机制”有关。我们看到的视觉信息在大脑中从下视觉区域到上视觉区域顺序处理。然而，当视觉信号从大脑的上部区域传递到下部区域时，反馈在视觉感知中也发挥着重要作用。据信，反向掩蔽是由于反馈处理中的干扰而发生的。

科学家们将反向掩蔽技术应用于 3 至 8 个月大的婴儿，以研究反馈机制的发展。

为了测试婴儿的后向掩蔽，研究人员向他们展示了电脑屏幕上的面部图像，并测量了孩子们注意这些图像的时间。事实证明，这一步相当简单，因为婴儿往往会花更长时间看脸。

面部图像以两种方式呈现：在一种情况下，掩模图像跟随面部，而在另一种情况下，面部之后什么也没有出现。

研究人员发现，7-8个月大的儿童无法区分戴着口罩的面孔。这表明他们像成年人一样经历反向掩蔽效应。

然而，3-6 个月大的儿童即使戴着面具也能够感知面孔。也就是说，没有发生反向遮蔽，婴儿可以看到大孩子看不到的面孔。

这些结果表明 7 个月以下婴儿的反馈机制还不成熟。研究表明，视觉感知过程在生命第一年的后半段发生显着变化。

其他有趣的新闻：

▪ 狗对其主人的健康有积极的影响

▪ 手机快充技术

▪ 虚拟移动运营商 Google Project Fi

▪ 第二代 32 层 3D V-NAND 闪存

▪ 胶粘无框太阳能电池板

科技、新电子资讯

免费技术图书馆的有趣材料：

▪ 网站的建模部分。文章精选

▪ 文章然后出现了一位发明家。创造性问题解决理论

▪ 文章为什么人们需要学校？详细解答

▪ 文章移动电站驱动。劳动保护标准说明

▪ 文章计算机的红外端口。无线电电子电气工程百科全书

▪ 文章醒酒器中的硬币。焦点秘密

留下您对本文的评论：

本页所有语言

主页 | 图书馆 | 用品 | 网站地图 | 网站评论