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".