В XVIII в. с подачи профессора Л. Гальвани считали, что
мышцы животных вырабатывают электричество. Лапка лягушки, подвешенная на
медном проводе, как мы уже знаем, дергается, когда прикасается к
железным перилам. Дескать, цепь замыкается и «животное» электричество
делает свое дело. Итальянский ученый Аллесандро Вольта (1745—1827) не
согласился с этим и доказал, что электричество здесь получается из-за
контакта двух разных металлов. Лапка лягушки служит лишь чувствительным
прибором для обнаружения этого электричества.
В 1799 г. Вольта изготовил первую электрическую батарею,
названную Вольтовым столбом. Столб этот (рис. 318) состоял из
серебряных (позже замененных на дешевую медь) и цинковых пластинок,
нанизанных на непроводящий стержень; между пластинками были прокладки,
смоченные слабой серной кислотой. Первую и последнюю пластинку соединили
с проводами – и первая в мире батарейка готова! Рис. 318. Вольтов столб
Каждая пара пластинок давала 1,1 В. Если, к примеру, в
батарее таких пар было 100, то напряжение составляло 110 В, и от него
вполне можно было получить вольтову дугу, если замкнуть батарею на два
угольных электрода (рис. 319). Рис. 319. Вольтова дуга
Дело было сделано: Вольта доказал, что различные
металлы, соединенные через проводящий электролит (прокладки в кислоте),
дают электрический ток.
В честь Вольта единица напряжения тока и названа
вольтом. А в честь Гальвани, хоть он и ошибался, все источники
электричества, подобные описанному, стали называть гальваническими
элементами. При этом к созданию гальванических элементов Гальвани не
имел никакого отношения!
В действительности оказалось, что Гальвани не так уж и
ошибался – живые ткани все-таки вырабатывают электричество, но
чрезвычайно малой мощности. Возьмитесь руками за контакты точного
прибора (гальванометра), и он покажет наличие у вас «животного»
электричества.
Несложно самому соорудить что-то вроде вольтова столба:
собрать медные и «белые» монеты в столбик, проложив их кусочками бумаги,
затем залить все «рассолом» из обычной соли и закатать герметично в
полиэтилен. И от такого вольтова столба длиной около 10 см стенные часы
могут идти несколько лет.
После открытия вольтова столба Вольта стал знаменит во
всем мире. В Париже его принял Наполеон Бонапарт, вручил орден,
пожаловал звание графа и должность сенатора.
А между тем новое – это хорошо забытое старое, так как
гальванические элементы, подобные элементу Вольты, существовали
несколько тысяч лет назад, и найдены они были при раскопках близ Багдада
немецким археологом В. Кенигом еще до второй мировой войны. В своей
книге «Затерянный рай» он отметил, что найденный им глиняный
глазурованный сосуд с находившимися внутри него медным цилиндром и
железным стержнем есть не что иное, как гальванический элемент
(рис. 320). В дальнейшем такие сосуды находили в большом количестве.
Определили, что заливались они уксусом, а герметизировались битумом.
Реставрировали батарейку, залили уксусом – получили ток! Использовали
такие батарейки в древности, по-видимому, для гальванического золочения
мелких серебряных украшений. Но Вольта не мог знать об этих гораздо более поздних
находках и, как это уже часто бывало в науке и технике, сделал открытие
заново, чем дал толчок к целой лавине изысканий в области гальванических
элементов, которые активно продолжаются и сейчас.
Почти все гальванические элементы должны содержать
жидкий электролит: раствор серной кислоты, как в элементе Вольта, или
уксус, как в древней батарейке. Это очень неудобно: представьте себе,
что мы в наручных часах или в мобильном телефоне носим банку с кислотой,
которая при неудачном ударе бьется. Уж куда удобнее иметь небьющуюся
емкость с непроливающимся содержимым. Вольта в своем столбе добился
этого лишь временно – прокладки между пластинами высыхали, их
приходилось смачивать снова.
И был еще один недостаток у элемента Вольта – он очень
быстро «уставал» – начинал давать токи все более низких величин. Причина
крылась в том, что медные пластины покрывались пузырьками водорода,
который выделялся при работе элемента, и активная поверхность металла
сильно уменьшалась.
Чтобы устранить это явление, француз Лекланше придумал
элемент, который служит нам до сих пор. В цинковую гильзу помещается
электролит – раствор нашатыря (хлористого аммония, который используют
для пайки), туда же опущен угольный стержень, обмотанный марлей с
перекисью марганца в ней. Таким образом, угольный стержень хоть и
находится в электролите, но последний проникает к нему только через слой
перекиси марганца, который и поглощает водород, выделяющийся на
угольном электроде. В результате элемент Лекланше почти «не устает» до
самого конца срока действия.
Остается добавить, что электролит в современных
элементах Лекланше не жидкий, а в виде пасты или густого киселя. Тогда
даже при повреждении корпуса (что, кстати, часто бывает при истощении
элемента и сильном утончении цинковой гильзы) жидкость не вытекает.
Такие «сухие» батарейки (рис. 321) продаются и сегодня, хотя есть
гораздо более емкие, но и более дорогие элементы. Рис. 321. Сухая батарейка – модернизированный элемент Лекланше: 1 – угольный электрод; 2 – цинковый корпус
Эти емкие и дорогие элементы бывают двух видов. Первый –
это миниатюрные «кнопки» для часов и приборов, где больше всего ценится
срок службы и герметичность, такие сегодня в большом количестве можно
видеть в магазинах. А второй вид, который в магазинах так просто не
встретишь, – металл-воздушные системы.
Это в основном мощные батареи, которые могут быть
использованы даже для движения автомобиля. В них металл – цинк или
алюминий – окисляется кислородом воздуха, который продувается через
батарею. За счет окисления металла вырабатывается энергия.
Израсходованные металлические части заменяют новыми, и батарея снова
работает. Металл, таким образом, является в них топливом. Поэтому
элементы, сжигающие, или, правильнее, окисляющие, металлы, да и не
только металлы, но и топливо, и за счет этого вырабатывающие
электроэнергию, называются топливными элементами. За ними – большое
будущее! | 
