Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику, электронику и автоматику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод, альтернативные источники энергии и многое другое.
 
Школа для электрика | Правила электробезопасности | Электротехника | Электроника | Электрические аппараты | Электрические машины
Автоматизация | Робототехника | Возобновляемая энергетика | Тренды, актуальные вопросы | Научно-популярные статьи | Контакты



 

База знаний | Избранные статьи | Эксплуатация электрооборудования | Электроснабжение
Электрические аппараты | Электрические машины | Электропривод | Электрическое освещение

 Школа для электрика / Справочник электрика / Полезная информация / Замбониев столб - самая длительно работающая батарейка в мире


 Школа для электрика в Telegram

Замбониев столб - самая длительно работающая батарейка в мире


Начиная с 1800 года (года изобретения Алессандро Вальта его знаменитой батареи гальванических элементов - вольтова столба) итальянский католический священник Джузеппе Замбони весьма увлеченно занялся практической физикой.

В 1805 году, уже имея за плечами значительный опыт, связанный с трудами по электричеству, он начал преподавать физику в лицее Вероны, а 1810 год стал годом, когда Замбони вплотную занялся проблемой создания собственных бескислотных, сухих гальванических элементов - в противоположность классическим кислотным батареям Вольты.

Джузеппе Замбони

В батареях Вольты многочисленные суконные диски необходимо было обязательно пропитывать серной кислотой, что не очень удобно, к тому же батареи Вольты не были долговечными.

Замбони же хотел создать долговечную батарею, способную продолжительно питать часовые механизмы, чтобы элементы батареи не окислялись бы так быстро, как это обычно происходит в элементах Вольты.

В 1812 году Джузеппе Замбони добьется своей цели — он изобретет сухой элемент питания собственной конструкции, который впоследствии увековечит его имя, став самой длительно работающей на нагрузку, хоть и весьма слаботочной, гальванической батареей. Это и будет замбониев столб.

Справедливости ради отметим, что первым о возможности создания сухой батареи сообщил в 1802 году немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер. Он собрал последовательно в столб 600 цинковых и медных дисков, которые были разделены сухой овчиной.

Батарея Риттера заряжала лейденские банки до такого же напряжения (получались искры такой же длины), как и гальваническая батарея с теми же самыми дисками, но еще и с пропиткой сукна между дисками кислотой.

Вот только процесс зарядки лейденской банки от батареи без кислоты шел намного дольше. Определяющим фактором, конечно, была влажность, при этом влаги между металлическими дисками могло быть совсем немного, и она могла химически даже не реагировать (!) с металлами дисков.

Элементу питания, изобретенному Джузеппе Замбони, не нужно было ни суконных дисков, ни кислоты.

Вместо пропитанного кислотой сукна, Замбони использовал обычную сухую бумагу, перемежающуюся дисками цинковой и серебряной (или медной) фольги. Вместо цинковой и серебряной (медной) фольги могла быть использована бумага, покрытая цинком с одной стороны и позолотой - с другой, либо на одной стороне бумаги могло быть серебро, а на другой — суспензия оксида марганца в меде (сам Замбони использовал данный состав).

В принципе здесь могут использоваться любые не щелочные металлы (поскольку щелочные металлы неприемлемо химически активны).

Канонически, для изготовления замбониева столба, бумажные и металлические диски 2-сантиметрового диаметра собирались в большие стопки (последовательно соединенные элементы).

Стопки заключались в стеклянные трубки, по бокам из трубок делали проводные выводы, а саму батарею заливали битумом или серой, дабы исключить контакт металлических дисков с воздухом, и предотвратить, таким образом, их быстрое окисление.

Замбониев столб

Согласно своим положениям в ряду электрохимической активности металлов и стандартным электродным потенциалам, серебро и цинк, например, в составе одной ячейки столба Замбони дадут напряжение между выводами в районе 1,5 вольта. Прочие сочетания металлов дадут иные значения, соответствующие их электродным потенциалам. Сульфат магния и цинк дадут 1 вольт и т. д.

Одна батарея Замбони может содержать тысячи соединенных последовательно элементарных ячеек, однако плотность тока здесь очень небольшая, порядка 10-100 нА/кв.см, что определяется электрическими характеристиками сухой бумаги, применяемой в батарее.

Таким образом, для увеличения тока необходимо увеличивать площадь бумажных дисков, независимо от того, какие металлы использованы в качестве электродных.

Сам Джузеппе Замбони в основном использовал свои батареи в электрических маятниках, которые, в сочетании с зубчатыми передачами, стали пользоваться весьма неплохим спросом у известных мастеров-часовщиков еще при его жизни.

Так, веронский механик Карло Стрейциг, работавший в лаборатории королевского лицея, стал изготавливать на основе маятников с батареями Замбони электрические часы, которые он демонстрировал всем желающим.
Часовщик Джованни Бьянки также взял на вооружение изобретение Замбони. Дело в том, что, будучи нагружены слаботочным потребителем, батареи Замбони способны питать его годами.

Важно, что тепловое движение ионов играет в замбониевом столбе существенную, если не главную, роль, ведь именно благодаря этому механизму внешняя теплота участвует в переносе заряда, а значит - в производстве работы.

Тем не менее, продукты реакции не возвращаются в исходное состояние, металлы окисляются, оксид марганца расходуется, поэтому замбониев столб нельзя считать вечным.

Часы с батареями Замбони

Так или иначе, при жизни Джузеппе Замбони все его изделия продолжали работать непрерывно, поэтому у него были вполне реальные основания называть свои маятники «вечными электромоторами».

Имеются исторические свидетельства, что электрические маятники, питаемые батареями Замбони, находившиеся в Музее истории физики Падуанского университета и в Институте физики в Модене, работали, соответственно, с 1830 и с 1839 годов на протяжении более 100 лет.

Звонок Замбони

Более того, начиная с 1840 года и по сегодняшний день, в Оксфордском университете звонок Замбони (маятник Замбони оснащенный колокольчиком), питаемый от двух сухих столбов, до сих пор непрерывно звонит.

Интересный факт: сухая гальваническая батарея Замбони, набранная из сотен элементов, способна непрерывно питать небольшую газоразрядную лампу.

Кстати, вплоть до 1980-х в некоторых лабораториях США с помощью столбов Замбони получали высокое ускоряющее напряжение для питания электронно-оптических преобразователей.