Įkraukime pasaulį: kaip baterijos negrįžtamai pakeitė mūsų kasdienybę

Šie daiktai įprastai būna nedideli ir lengvai telpa delne, tačiau be jų šiandieninį pasaulį įsivaizduoti būtų praktiškai neįmanoma. Kalbame apie baterijas, kurios dabar randamos kiekviename išmaniajame įrenginyje. Nors su baterijomis susiduriame bene kasdien, tikrai ne visi žino, kaip jos atsirado. Per savo istoriją jos transformavosi daugybę kartų, o šiandien turėtume būti dėkingi, kad baterijos padeda palaikyti ryšį su pasauliu, gauti informaciją ir net gelbsti gyvybes.

Baterija – kas tai?

Pirmųjų baterijų gyvenimo trukmė buvo itin trumpa. Įprastai jos veikdavo iki valandos ir po to būdavo tiesiog išmetamos, nes jų nebuvo galima panaudoti antrą kartą.

Tačiau dabar, praėjus dviem šimtmečiams, net ir nedidelės baterijos gali palaikyti tokių galingų išmaniųjų įrenginių kaip „Huawei Mate 20 Pro” gyvybę ilgiau nei 24 valandas. Taip pat svarbu, kad šių dienų baterijos gali būti įkraunamos kelis kartus ir netgi labai dažnai. Tad tenka pripažinti, kad jos gerokai palengvino kiekvieno iš mūsų gyvenimą.

Baterija iš tiesų yra sudėtingas ir sumanus kūrinys. Jis pasitelkia cheminius procesus tarp jame esančių medžiagų elektros gamybai. Baterijų veikimo principai ir formos gali skirtis viena nuo kitos, bet jų teikiama nauda analogiška – palaikyti elektroninių prietaisų gyvybę.

Dalis iki šiol gaminamų baterijų vis dar tebėra vienkartinės, todėl jos nuolat turi būti keičiamos naujomis. Tuo metu kitų rūšių baterijos, pavyzdžiui, naudojamos išmaniuosiuose telefonuose, gali būti pakartotinai įkraunamos.

Nuo ko viskas prasidėjo?

Dar 1800-aisiais Aleksandras Volta išrado pirmąją bateriją, dar kitaip vadinamą Voltos elementu ar Voltos stulpu. Voltos elementas buvo sudarytas iš vario ir cinko diskų, perskirtų sūriame vandenyje išmirkytu kartonu arba audeklu.

Tiesa, šis A. Voltos kūrinys turėjo šiokių tokių trūkumų. Vienas jų – elektrolito nutekėjimai, kurių atsirasdavo dėl diskų svorio ir sukeldavo trumpuosius elektros jungimus. Viljamas Cruickshankas išsprendė šią problemą sudėdamas elementus į sandarią dėžę, taip sukurdamas maitinimo elemento prototipą. Kita tokio elemento problema buvo ta, kad jo veikimo laikas buvo labai trumpas ir tesiekė valandą.

Nepaisant to, šis A. Voltos išradimas žymi baterijos istorijos pradžią. Siekiant pagerbti šio išradėjo atminimą elektros įtampos matavimo vienetas buvo pavadintas voltu. Belieka atviras klausimas, ar pats A. Volta anuomet įsivaizdavo, kaip stipriai jo išradimas pakeis pasaulį.

Telefonas atsikratė laido

Dar vienam garsiam išradėjui Aleksandrui Grehamui Belui galima padėkoti už telefono sukūrimą. Pirmasis toks išradimas dienos šviesą išvydo dar 19-ame amžiuje. Su šio įrenginio pagalba atstumai dalinai išnyko, nes žmonėms atsirado galimybė bendrauti nuotoliniu būdu. Deja, telefonas ilgą laiką žmones buvo „pririšęs” prie namų, mat nebuvo galimybės juo naudotis bet kur ir bet kada.

Dėl šios priežasties žmonės ieškojo būdų, kaip telefoną išvaduoti nuo laido. 20-ojo amžiaus 5–6-ame dešimtmetyje mokslininkai Švedijoje sukūrė pirmąjį mobiliojo telefono prototipą. Viena problema – šis telefonas svėrė 40 kilogramų… Kita problema, kad jo kaina siekė tiek pat, kiek ir automobilio. Nepaisant to, žmonėms šis išradimas labai patiko, todėl tai tapo paskata tobulinti telefonus su baterijomis. Jau po dviejų dešimtmečių mobilusis telefonas buvo maždaug plytos dydžio ir svėrė apie 800 gramų. O svarbiausia buvo tai, kad jis žmonėms atrišo rankas ir suteikė laisvės.

Žvelgiant į šiandienos telefonus, jie yra gerokai mažesni ir lengvesni. Be abejo, jie gali pasiūlyti ir gerokai daugiau funkcijų, įskaitant kamerą, GPS ar prieigą prie interneto. Tačiau net ir dabartiniai brangiausi flagmanai būtų beverčiai, jei jų baterija veiktų labai trumpai. Laimei, kaip teigia „Huawei” Baltijos šalių vartotojų verslo grupės vadovas Yanfei, dabar naujausi išmanieji telefonai gali pasigirti itin ilgai veikiančia baterija bei pasiūlyti dar daugiau naudingų funkcijų.

„Dabartiniuose flagmanuose baterijų talpa yra tokia didelė, kad leidžia be įkrovimo išgyventi ilgiau nei vieną dieną. Pats įkrovimas taip pat vyksta itin sparčiai dėl greitojo įkrovimo funkcijos, o baterijas jau galima įkrauti ir bevieliu ryšiu. Naujajame telefone „Huawei Mate 20 Pro” mūsų inžinieriai netgi pasiūlė sprendimą, kai su savo telefono pagalba bevieliu ryšiu galite įkrauti ir kitus įrenginius”, – pasakoja Yanfei.

Dar daugiau praktinių pritaikymų

Baterijos negrįžtamai pakeitė ne tik telefonų evoliuciją. Šiandieniniame pasaulyje šis išradimas plačiai naudojamos įvairiausiose srityse, pradedant mašinų pramone ir baigiant medicina. Technologijų ekspertai pripažįsta, kad kai kuriais atvejais nuo baterijų netgi priklauso žmonių gyvybės.

Dabar jau yra sukurtos dirbtinės širdys, kurios išgelbėjo tūkstančių žmonių gyvybes. Dirbtinė širdis yra delne telpantis mechanizmas, sudarytas iš metalo bei plastiko. Apie 450 gramų sveriančią dirbtinę širdį sudaro sūkurinis siurblys, specialūs vožtuvai bei ličio jonų baterija, kurią reikia įkrauti kas tam tikrą laiko intervalą. Bene didžiausias iššūkis šiuo atveju yra sukurti tokią bateriją, kuri galėtų palaikyti sistemos veikimą itin ilgą laiko tarpą.

Be pritaikymo medicinoje baterijos yra plačiai naudojamos ir automobilių pramonėje. Remiantis kai kuriais šaltiniais, pirmasis elektromobilio prototipas buvo sukurtas netgi anksčiau nei įprastas vidaus degimo variklis – tai galimai padarė Anyosas Jedlikas 1828 m. Tuo metu vidaus degimo variklis „gimė” 1885-aisiais.

Elektra varomo automobilio idėja buvo sparčiai plėtojama dar 19-ame amžiuje, tačiau tuomet paaiškėjo, kad baterijos yra pernelyg brangios pagaminti, jos taip pat nėra pakankamai efektyvios bent kažkiek ilgesnėse kelionėse.  Tačiau dabartinės technologijos teikia vilties, kadangi 21 amžiaus elektromobiliai jau gali konkuruoti su įprastomis degalais varomomis transporto priemonėmis. Neabejojama, kad ateities automobilių pramonė bus susijusi būtent su elektra, o to sėkmės pagrindu bus ne kas kitas, o baterijos.

„Kalbant tiek apie elektromobilius, tiek išmaniuosius telefonus ar kitus prietaisus, didžiausias šio amžiaus iššūkis bus sukurti tokią bateriją, kuri galėtų išlikti gyvybinga bent keletą dienų be įkrovimo. Daugelis šiandienos mokslininkų dirba būtent su šia siekiamybe, o technologijų kompanijos įvairiems tyrimams skiria milijonines sumas”, – sako „Huawei” Baltijos šalių vartotojų verslo grupės vadovas Yanfei.