Η εξέλιξη των μπαταριών – ένα προϊόν που άλλαξε τον τρόπο λειτουργίας του κόσμου

Φανταστείτε να περνάτε μια μέρα χωρίς να χρησιμοποιείτε μπαταρία. Θα μπορούσες? Είτε πρόκειται για smartphones, φορητούς υπολογιστές, ηλεκτρικά οχήματα ή άλλα gadget, οι μπαταρίες όχι μόνο αποθηκεύουν ενέργεια για μελλοντική χρήση, αλλά καθιστούν επίσης διαθέσιμα πράγματα για να τα χρησιμοποιήσουμε όπου κι αν βρισκόμαστε.

Όπως γράφει το BBC Future , καθώς οι οικονομίες σε όλο τον κόσμο προσπαθούν να απομακρυνθούν από τη χρήση ορυκτών καυσίμων λόγω της υπερθέρμανσης του πλανήτη, οι μπαταρίες έχουν τη δυνατότητα να διαδραματίσουν ακόμη πιο σημαντικό ρόλο στην κοινωνία.

Από το ψάρι μέχρι την πρώτη επαναφορτιζόμενη μπαταρία

Ίσως το γεγονός ότι η δημιουργία της πρώτης μπαταρίας ήταν εμπνευσμένη από ψάρια δεν είναι τόσο γνωστό στο κοινό. Συγκεκριμένα, η ικανότητα ορισμένων ψαριών, όπως τα χέλια και οι ακτίνες, να παράγουν ηλεκτρισμό για άμυνα και κυνήγι είναι γνωστή από την αρχαιότητα.

Ο πρώτος άνθρωπος που παρήγαγε ηλεκτρική μπαταρία αφού μελέτησε τα προαναφερθέντα είδη ψαριών ήταν ο Ιταλός εφευρέτης Αλεσάντρο Βόλτα (1745-1827). Η εφεύρεσή του που ονομάζεται στήλη Volta, την οποία κατασκεύασε το 1799, αποτελούνταν από δίσκους χαλκού και ψευδαργύρου, οι οποίοι χωρίζονταν από ένα πανί εμποτισμένο με φυσιολογικό ορό. Ήταν η πρώτη μπαταρία που μπορούσε να παρέχει ένα μικρό αλλά σταθερό ρεύμα σε ένα κύκλωμα.

Οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν γρήγορα τη χρησιμότητα τέτοιων συσκευών και έσπευσαν να αυξήσουν τις δυνατότητές τους. Ο Γάλλος φυσικός Gaston Plante (1834-1889) δημιούργησε μπαταρίες μολύβδου-υδροξειδίου, τις πρώτες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες. Χρησιμοποιήθηκαν για το ελαφρύ τρένο και τώρα χρησιμοποιούνται ευρέως για την εκκίνηση συμβατικών αυτοκινήτων.

Ο Γερμανός γιατρός Karl Gassner (1855-1942) ανέπτυξε το “Leclanchet cell”, μια πρώιμη μορφή ηλεκτρικής μπαταρίας, η οποία αργότερα έγινε η πρώτη μπαταρία από ψευδάργυρο και άνθρακα. Ονομάζεται «ξηρό κελί» γιατί δεν χύνει το υγρό του διάλυμα. Χρησιμοποιήθηκαν για να τροφοδοτήσουν τον πρώτο φακό, εισάγοντας τον κόσμο στην εποχή των καταναλωτικών μπαταριών.

Οι αλκαλικές μπαταρίες, οι οποίες αναπτύχθηκαν για πρώτη φορά στις αρχές του 20ου αιώνα και διατέθηκαν στο εμπόριο με επιτυχία τη δεκαετία του 1950, είχαν σημαντικά βελτιωμένη χωρητικότητα. Με βάση την αντίδραση μεταξύ ψευδαργύρου και διοξειδίου του μαγγανίου, οι αλκαλικές μπαταρίες μιας χρήσης έγιναν διαθέσιμες σε κυλινδρική μορφή και σε σχήμα κουμπιού, παρέχοντας ισχύ για τα πάντα, από τηλεχειριστήρια μέχρι ραδιόφωνα τρανζίστορ.

Έτσι ξεκίνησε η εποχή των φορητών ηλεκτρονικών, που έθεσε τα θεμέλια για τις σημερινές κινητές συσκευές.

Σταδιακό, αλλά επαναστατικό

Το επόμενο βήμα στην εξέλιξη της μπαταρίας αφορούσε το χημικό στοιχείο λίθιο ως εφαλτήριο. Με την εμφάνιση συσκευών όπως τα κινητά τηλέφωνα, η ανάγκη για μεγαλύτερη χωρητικότητα μπαταρίας έχει αυξηθεί.

Βασισμένες σε εφευρέσεις επιστημόνων όπως ο John Goodenough και ο Akira Yoshino, επαναφορτιζόμενες μπαταρίες ιόντων λιθίου κυκλοφόρησαν το 1991. Έγιναν μια επαναστατική εφεύρεση, λόγω του μεγέθους τους, της υψηλής τάσης και της αποθήκευσης φορτίου. Έχουν ενεργοποιήσει τα φορητά ηλεκτρονικά, και πιο πρόσφατα τα ηλεκτρικά οχήματα.

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι 30 φορές φθηνότερες σήμερα από ό,τι πριν από 30 χρόνια και αποτελούσαν σημαντική τεχνολογία στην εποχή της πληροφορίας και στην αναζήτηση μεταφοράς χωρίς επιβλαβείς εκπομπές αερίων.

Η εξέλιξη των μπαταριών έχει σημειώσει αξιοσημείωτη πρόοδο, αν και η ανάπτυξή τους ήταν πιο αργή σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες.

«Μεγάλο μέρος της καινοτομίας στον κόσμο των μπαταριών αφορά σταδιακές βελτιώσεις στις υπάρχουσες τεχνολογίες – αυτό συνέβη με τις μπαταρίες υδροξειδίου μολύβδου, αλκαλικού μαγγανίου και ιόντων λιθίου. «Μικρές, σταδιακές βελτιώσεις στην απόδοση, τη χωρητικότητα και την ασφάλειά τους έχουν οδηγήσει με την πάροδο του χρόνου σε τεράστιες βελτιώσεις στην απόδοση της μπαταρίας», λέει ο Jay Turner, ειδικός στην ιστορία της μπαταρίας και πρόεδρος του Τμήματος Περιβαλλοντικών Μελετών στο Wellesley College στη Μασαχουσέτη.

Ενθάρρυνση της διάδοσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας

Οι καινοτομίες στην τεχνολογία μπαταριών συνεχίζουν να αλλάζουν τον κόσμο μας. Σήμερα, οι μεγάλες μπαταρίες αποθήκευσης συμβάλλουν στη σταθεροποίηση των ενεργειακών δικτύων και χώρες όπως η Ιαπωνία τις βλέπουν ως βασική τεχνολογία στην προσπάθειά τους να επιτύχουν ουδετερότητα άνθρακα έως το 2050. Σύμφωνα με το Bloomberg, η παγκόσμια αγορά αποθήκευσης ενέργειας αναμένεται να αυξάνεται 30% ετησίως μέχρι το 2030.

Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μπορούν να μειώσουν τις εκπομπές, αλλά μπορεί να είναι ασταθείς, καθώς ο ήλιος δεν λάμπει πάντα, ούτε και ο άνεμος.

Οι μπαταρίες θείου νατρίου (NAS) μπορούν να αποθηκεύσουν ανανεώσιμη ενέργεια που παράγεται από τον άνεμο και τον ήλιο για χρήση όταν αυτές οι πηγές ενέργειας δεν είναι διαθέσιμες. Κατά τη διάρκεια μιας διακοπής ρεύματος, αυτές οι μπαταρίες μπορούν να τροφοδοτήσουν χιλιάδες σπίτια και επιχειρήσεις.

Οι μπαταρίες έχουν αλλάξει τον τρόπο που εργαζόμαστε, ζούμε και παίζουμε. Καθώς η τεχνολογία συνεχίζει να εξελίσσεται, οι μπαταρίες μπορούν να βοηθήσουν στην αύξηση της εξάρτησής μας από τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, συμβάλλοντας στον περαιτέρω μετασχηματισμό της κοινωνίας και στη δημιουργία ενός πιο βιώσιμου κόσμου.

Φωτογραφία: Pixabay

...