Вероятно ви е познато чувството.
Телефонът ви ненадейно
издава сигнал "блийп"
и изгасва по време на разговор.
В този момент, може би ви се иска
да захвърлите батерията,
отколкото да я възхвалявате,
но батериите са триумф на науката.
Те позволяват на смартфоните
и на други устройства да съществуват
без да ни закотвят
в адската плетеница на кабелите.
Но дори най-добрите батерии
ще отслабват ежедневно,
бавно губейки капацитета си
докато накрая загинат.
Но защо се случва това
и как изобщо батериите ни
успяват да задържат толкова заряд?
Всичко започнало през 1780 г.
с двама италиански учени
Луиджи Галвани и Алесандро Волта,
и една жаба.
Легендата разказва, че докато Галвани
е изучавал жабешкия крак,
той преминал с метален инструмент
през нервната тъкан,
което накарало мускула да трепне.
Галвани нарекал това
животинско електричество,
вярвайки че този тип електричество
се складира в много неща от живота.
Но Волта не се съгласил,
смятайки че самия метал
е накарал крака да трепне.
Спорът бил разрешен благодарение на
новаторски експеримент на Волта.
Той тествал идеята си чрез купчина
от редуващи се слоеве от цинк и мед,
разделени от хартия или плат,
напоени с разтвор от солена вода.
Това което се случило в клетката на Волта
химиците днес наричат окисление и редукция.
Цинкът се окислява,
което означава, че губи електрони,
които на свой ред се присвояват от йоните
във водата в процес наречен редукция,
произвеждайки водороден газ.
Волта бил шокиран да научи това
в последния момент.
Той мислил, че реакцията
се случва в медта,
вместо в разтвора.
Въпреки това,
почитаме откритието на Волта,
като сме кръстили мерната единица
за електрически потенциал "волт".
Този окислително-редукционен цикъл създава
поток от електрони между две вещества
и ако закачите електрическа крушка
или прахосмукачка между тях,
то те ще заработят.
От 1700 г., учените са подобрили
дизайна на Волта.
Те са заменили химическият разтвор
със сухи клетки, пълни с химическа паста,
но принципа е същият.
Метал се окислява, изпращайки електрони,
да свършат малко работа,
преди да бъдат придобити отново
от веществото от което са били редуцирани.
Но всяка батерия има ограничен
запас от метал,
и след като повечето от него се окисли,
батерията умира.
Така акумулаторни батерии ни дават
временно решение на този проблем,
като правят окислително-редукционния
процес обратим.
Електроните могат да се движат назад
в обратна посока,
чрез прилагането на електричество.
Включвайки зарядно устройство
в електрически контакт
създава реакция
на регенериране на метала,
предоставяйки повече електрони за окисление
следващия път, когато се нуждаем от тях.
Но дори и зареждащите се батерии
не са вечни.
С течение на времето, повтарянето на
този процес причинява несъвършенства,
и нередности в повърхността на метала,
което пречи на правилното окисляване.
Електроните не са налични
да преминат през веригата
и батерията умира.
Някои от ежедневно
презарежданите батерии
могат да умрат само след стотици цикли
от зареждане и разреждане,
докато съвременните нови батерии
могат да издържат хиляди цикли.
Батериите на бъдещето,
може да са тънки колкото светлинен лъч
които да функционират на принципа на
квантовата физика
и да издържат до стотици хиляди
цикли на зареждане.
Но докато учените намерят начин
да се възползват от движенията
за зареждане на батериите,
както е при колите,
или да поставят соларни панели
някъде на устройството ви,
зареждането от контакта на стената,
вместо една батерия
да зарежда друга батерия,
е най-добрия вариант за избягване
на фаталния сигнал "блийп".