De la celula lui Volta la bateriile Cadmiu-Nichel

Aceasta proprietate a chihlimbarului a dat mult de gandit cercetatorilor, dar au trebuit sa treaca mai bine de doua milenii, dupa Thales, pana sa se poata face primii pasi catre explicarea ei stiintifica.

Cercetarile in domeniul electricitatii efectuate de William Gilbert (1540-1603) cu “versorium” (primul electroscop) au permis sa se faca distinctia intre corpurile care se electrizeaza prin frecare si cele care nu se electrizeaza . Galilei, considera ca savantul englez “trebuie admirat pentru numarul atat de mare de observatii noi si corecte pe care le-a facut…”

Ceea ce frana cercetarile era faptul ca electricitatea produsa prin frecarea unei vergele de sticla nu putea fi generata in cantitate mare si continuu. Intr-un cuvant lipsea o buna masina electrica . Otto de Guericke (1602-1686) a efectuat la Magdeburg o serie de experimente vestite, rezolvand in parte, printre altele, si aceasta problema, inventand prima masina producatoare de electricitate.

Dupa prima masina electrica inventata de Guericke, butelia de Leyda este al doilea tip de aparat electric care a impulsionat cercetarea intr-o masura si mai mare. Broaştele moarte au condus la inventarea pilelor şi bateriilor electrice. În 1786, omul de ştiinţă italian Luigi Galvani a descoperit că broaştele disecate se contractau când le atingea cu bisturiul său. Apoi din întâmplare el a descoperit că picioarele puteau fi făcute să se mişte doar prin atingerea lor de metal.

Galvani era pus în încurcătură în ceea ce privea natura acestui fenomen, şi sursa lui. Răspunsul a fost dat în anii 1790 de omul de ştiinţă italian Alessandro Volta. Picioarele broaştelor se contactaseră deoarece lichidele din interiorul lor reacţionau la contactul cu două metale diferite: alama şi fierul. Această combinaţie forma o pilă electrică simplă şi curentul produs de aceasta făcea să se contracte muşchii picioarelor broaştei.

Volta a făcut apoi o pilă electrică punând o hârtie umedă între discuri de cupru şi zinc. Această pilă era extrem de slabă, dar Volta a conceput curând pile şi baterii practice. Una dintre baterii consta dintr-o coloană de pile electrice făcute din plăci de zinc şi argint cu separatoare de hârtie îmbibate în saramură. Acest tip de baterie se numea pilă voltaică.

După Volta, s-au inventat multe forme similare de pile electrice. Acum se folosesc substanţe variate pentru plăci, sau electrozi, şi pentru soluţie, sau electrolit. Asemenea pilei electrice funcţionează prin transformarea energiei chimice în energie electrică. Electrolitul emite ioni (atomi sau grupuri de atomi încărcaţi electric) care sunt atraşi de electrozi. Un electrod atrage ionii încărcaţi negativ, care au un surplus de particule încărcate negativ numite electroni. Celălalt electrod atrage ionii încărcaţi pozitiv, care au o deficienţă de electroni. Când se conectează un circuit conductor între plăci, electronii curg prin circuit de la electrodul negativ la cel pozitiv. Acest flux formează un curent electric.

Elementele galvanice primare trebuie înlocuite când substanţele lor chimice s-au transformat atât de mult încât ele nu mai pot produce un curent util. Elementele galvanice secundare sunt reîncărcabile. Curentul electric de la o instalaţie de încărcare, de obicei alimentată de la reţea, este trecut prin celulele electrice descărcate.

Substanţele chimice iniţiale sunt refăcute făcând astfel celulele din nou utilizabile. Sarcina care intră în pile în timpul încărcării este stocată ca energie chimică şi se acumulează treptat. Din acest motiv bateriile din elementele galvanice secundare sunt adesea numite baterii de acumulare, sau acumulatoare. Ele se folosesc la maşini şi la unele aparaturi electrice de uz casnic, precum uneltele electrice reîncărcabile.