«Пальчик» или «мизинчик»

Сегодня невозможно себе представить жизнь без бытовой техники, часть которой работает не от сети, а от компактных автономных источников питания - батареек. Пульт для телевизора, настенные электрические часы, плееры - да немало еще изделий, жизнедеятельность которых обеспечивают батарейки...

Первые элементы, чем-то напоминающие современные батарейки, появились на свет где-то около 2 тысяч лет тому назад.

В 1936 году немецкий археолог Вильгельм Кёниг во время раскопок под Багдадом обнаружил глиняный кувшин, горлышко которого было запечатано пробкой из битума. Пробку пронзал обмотанный медной проволокой железный прут, а внутри находилась жидкость, по вкусу напоминавшая уксус. Поскольку медь оказалась сильно подверженной коррозии, ученые предположили, что находка является не чем иным, как батарейкой, а жидкость представляла собой электролит, с помощью которого вырабатывалось электричество. Было решено проверить эту версию. Американские ученые изготовили копию находки. И действительно, оказалось, что модель, в которую залили винный уксус, способна вырабатывать электроэнергию напряжением в 0,5 вольта. Специалисты считают, что такие батарейки могли использоваться, чтобы наносить покрытия гальваническим методом - например, покрывать вазы или статуэтки слоем золота.

Еще одну интересную находку сделал американский археолог Рейнхард Хабек в 80-х годах прошлого века. Проводя раскопки на территории египетского храма Хатор, неподалеку от Фив, он обнаружил настенные рисунки, изображавшие грушевидные предметы с волнистыми линиями в виде змей внутри. Эти предметы были закреплены на стойках, и от них шли другие линии, очень похожие на электрические кабели. Ученые не без основания предположили, что, поскольку стены и потолок храма не были закопчены чадом от светильников, то эти грушевидные предметы - не что иное, как лампы, которые использовались для освещения помещения и питались от батарей, стойки же выполняли роль электрических изоляторов. А позднее при раскопках были действительно обнаружены столбы с остатками медной проволоки, что дало авторам книги «Свет фараонов» Петеру Краса и Рейнхарду Хабеку утверждать - эти столбы использовались в процессе выработки электричества.

Однако только в начале XIX века был осуществлен прорыв в создании химического элемента питания (ХЭП). Этим открытием мы обязаны итальянскому профессору по имени Алессандро Вольта. Тогда он обратил внимание на исследования своего коллеги Луиджи Гальвани, в частности на его опыты с лягушками в поиске «животного электричества». Вольта предположил, что два металла, разделенные телом земноводного, насыщенным водой, рождают свою электрическую силу. И он решил проверить эту гипотезу на себе: «Я накладываю на глазное яблоко конец оловянного листочка, беру в рот серебряную ложку или монету и затем привожу обе эти обкладки в соприкосновение при помощи двух металлических острий. Это оказывается достаточным, чтобы тотчас же или каждый раз, как производится соприкосновение, получить явление света или преходящей молнии в глазу». Результат этого примитивного эксперимента подвигнул ученого на его усложнение. И вот 20 марта 1800 года Вольта сообщает в письме на имя сэра Джозефа Бэнкса, президента Лондонского Королевского общества, следующее: «Я взял несколько дюжин круглых медных пластинок, а еще лучше серебряных, диаметром в один дюйм и такое же количество оловянных или лучше цинковых пластинок. Затем из пористого материала, который может впитывать и удерживать много влаги (картон или, например, кожа), я вырезал достаточное количество кружков. Все эти пластинки я расположил таким образом, что металлы накладывались друг на друга всегда в одном и том же порядке и что каждая пара пластинок отделялась от следующей влажным кружком из картона или кожи».

Вот так на свет появились первые батарейки, которые назвали «вольтовыми столбами». За это открытие ученый, после прочтения на следующий год доклада с кафедры Французской академии наук, получил из рук Наполеона золотую медаль как первооткрыватель нового источника электрической энергии. В свою очередь, скромный Вольта предложил назвать «искусственный электрический орган» гальваническим элементом. Сегодня любая батарея состоит из двух электродов, именуемых анодом и катодом, и электролита, находящегося между ними. А возникновение электрического тока - это побочный эффект окислительно-восстановительной реакции, идущей между электродами.

Однако долгое время гальванические элементы оставались штучными изделиями, которые ученые использовали в своих экспериментах - например, с сильным электрическим током или для создания «угольной дуги», которая стала первым источником электрического света. И только в 1865 году француз Лекланше предложил вариант «сухой батарейки», пригодный для промышленного производства. В таком изделии угольные стержни расположены по оси токосъемного катода. Сам катод - целая система, в которую входят диоксид марганца, уголь электрода и электролит. Цинковый «стаканчик» служит анодом и образует металлический корпус элемента. Ток же вырабатывался в результате электролиза нашатыря, диоксида марганца и хлорида цинка, что позволяло получить напряжение в 1,5-1,6 В.

Первые варианты такой батарейки напоминали стеклянный флакончик с притертой пробкой. Элементы питания, более похожие на современные, выпустила американская фирма Eveready в 1898 году, а после ее ухода с рынка лидерство в производстве ХЭПов захватила компания Duracell, которая стала (и остается по сей день) основным производителем стандартной модели: цинковый стаканчик (отрицательный полюс) обертывался кабельной бумагой, на которой были напечатаны основные технические данные, а внутри него размещался графитовый стержень, увенчанный латунным колпачком с положительным полюсом.

В настоящее время основным спросом пользуются солевые и щелочные батарейки. В первых в качестве электролита используется хлорид цинка, во вторых - раствор щелочи. Первые совершенно не пригодны для использования, например, в фотоаппаратах со вспышкой (могут сесть уже после снятия нескольких кадров) или в плеерах, зато востребованы для установки в настенных часах. Щелочные же можно устанавливать в любой вид мелкой техники. А вот производство появившихся в середине XX века ртутных батареек - вскоре было прекращено, поскольку такой ХЭП представлял серьезную опасность для здоровья человека. Серебряные и литиевые батарейки тоже особым спросом не пользуются - да, они служат гораздо дольше чем, например, солевые, но зато баснословно дороги. Со временем выработалась соответствующая классификация батареек: А - большая «плоская», ныне не выпускающаяся, АА - «пальчиковая», ААА - «мизинчиковая», С - «Дюймовочка» - таблетка, D - большая «бочка», РРЗ - «крона». Единственная проблема, которая не решена (да и, скорее всего, не будет решена никогда), - как сделать батарейку «вечной». Не стоит прислушиваться к советам «умельцев», которые в Интернете рассказывают, как продлить ей жизнь. Увы, химические процессы делают ее разрушение необратимым. А попытка реанимации приведет к тому, что элемент рванет и мало не покажется.

Сергей УРАНОВ