Alkaliptisakud on ajaloos ühed edukaimad tarbijatele mõeldud toiteallikad, moodustades umbes 80% USA patareide tootmisest ja umbes 10 miljardit patareid aastas maailmas. Nad toidavad igapäevaseid seadmeid, näiteks laternaid, raadiosid, mänge, kaameraid, CD-mängijaid, MP3-mängijaid ja päästesid. Nende arengulugu ei ole ühe leiutaja lugu, sest alkaliine keemia oli olemas muudel kujunditel juba palju enne kaasaegsete kuivpatareide ilmumist.
Miks on see ajalugu kontroversiaalne?
Alkaliptuhkude ajalugu on kontroversiaalne, sest mõiste „alkaline elektrolüüt“ arendasid erinevad inimesed eraldi. Rootsi insener Waldemar Jungner leiutas 1899. aastal laaditava alkaliargento-kadmiumi aku ja osales nikli-rauda ja nikli-kadmiumi akude uurimistöös. Samas arendas Thomas Edison 1901. aastal omaenda alkaliaku iseseisvalt, lootuses luua tugev, laaditav ja praktiline energiavaru.
Teisisõnu ei kuulunud alkaliptuhkude varajane ajalugu ühele patentile ega ühele isikule, vaid oli paralleelse arengu tulemus erinevates piirkondades.
Jungneri uuringud näitasid, et leeliseline keemia võib toetada laaditavaid akusid; Edisoni versioon aitas veelgi kaasa kõrgvõimsate, vastupidavate energiamahtude salvestamise akude arengule. Edisoni aku kasutas kaaliumhüdroksiidi elektrolüüti ja nikli-raud-elektroode ning ta kulutas selle toote täielikuks valmimiseks aastaid erinevate materjalide testimisele. Kuna mõlemad teadlased tegutsesid oma uurimustes sõltumatult, ei tekkinud tegelikku plagiatsioonivaidlust. Lõppkokkuvõttes oli leeliseline aku tehnoloogia juba pikk aeg enne kaasaegsete kodumajapidamiste akude laialdast kasutuselevõttu olnud pikk arengutrajektoor.
Jungneri 1899. aastal tehtud uuringud tähistavad leelislike akude arengu varajast etappi. Tema laaditav aku, mis kasutas leeliselist elektrolüüti, oli oluline lähenemine paljude varasemate akude suhtes. Ta osales ka nikli-raud- ja nikli-kadmium-tehnoloogiate arendamises ning seega on tal oluline koht akuajaloos.
Edisoni leeliseline aku, mille ta arendas 1901. aastal, valmis sõltumatult ja oli suunatud vastama ajalooliste transpordivajadustele. Tema meeskond lootis luua kergema ja võimsama aku, et toetada elektrisõidukeid, mis olid siis veel teiste energiasüsteemidega konkurentsingus. Edisoni aku erines hiljem poepruukides müüdavatest leeliselistest kuivakutest, kuid see tähistas sarnast suunda kestvama ja kanduvama energiavaru probleemi lahendamisel. Jungner ja Edison panid koos tehnoloogilise aluse hilisemate leiutajate jaoks.
Nende varajaste lähenemistega järgnes pikk periood leelislike akude tehnoloogia arengu seisakust. Kuigi keemiline süsteem olemas oli, ei olnud turul piisavat nõudlust väikeste, pikaajaliste kanduvate energiavarude järele, et kiirendada arengut.
Umbes pool sajandit hiljem, 1950. aastatel, muutus olukord. Koos kanduvate elektroonikaseadmete ja kodumasinate kasvuga tekkis vajadus parema jõudlusega akude järele.
Tähtsaimad turuajurid olid taskulambud ja uuenenud transistorraadiod. Need seadmed vajasid stabiilset ja pikaajalist toite. Kuigi traditsioonilised tsink-karboon-akud suutsid töötada, oli nende lühike eluiga ja halb tulemus energiaköitvates seadmetes ebasoovitav. Tarbijaelektronika levik põhjustas kasutajate nõudmise pikema tööajaga, stabiilsema pinge ja vähem asendusetsüklitega akude järele, mis avas teed kaasaegsele alkaalilisele akule.
Kaasaegse alkaalilise kuivpatareia leiutamiseks peetakse sageli kanadalast insenerit Lewis Urryt. Ta töötas ettevõttes Eveready (bränd Union Carbide all, hiljem arendati see Energizeriks). Aastal 1955 saadeti ta Parma (Ohio) teaduslaborisse, et parandada siis veel väga lühikest tsink-karboon-akude eluiga.
Urry avastas, et tsinki ja mangaandioksidi kombinatsioon koos leeliseline elektrolüütiga võimaldab luua akusid, mille eluiga on pikem ja mis sobivad paremini kaasaskantavate tarbekaupade elektriseadmete jaoks. Hiljem parandas ta akude jõudlust veelgi, kasutades pulberkujul tsinki.
Aastal 1957 esitas Urry koos Karl Kordesch’i ja P. A. Marsal’iga taotluse leelisakule akule, millele anti patenditunnistus aastal 1960.
Esimene Eveready leelisakud turule toodi aastatel 1958–1959 ning brändi nimetati ametlikult ümber Energizeriks 1980. aastal. Kuigi varajases tootmises tekkis mõningaid tootmisprobleeme, saavutas akk kiiresti suure kaubandusliku edu pärast nende lahendamist. Tänapäevased leelisakud põhinevad põhimõtteliselt Urry algse disainil.
Modernsed leelislikud akud kasutavad negatiivse elektroodina tsinki (positiivse elektroodina mangaan-dioksiidi) ja keemilise reaktsiooni toetamiseks leeliselist elektrolüüti. See süsteem on eriti sobiv väikese ja keskmise võimsustarbe seadmete jaoks, kuna see suudab stabiilselt toota energiat suhteliselt pikka aega.
Seetõttu on leelislikud akud ideaalsed näiteks kaugjuhtimiseseadmete, mänguasjade, raadiote ja taskulampide jaoks.
Võrreldes varasemate aku tüüpidega pakuvad leelislikud akud olulisi parandusi usaldusväärsuses, säilitusaegas ja kasutuslihtsuses. Nad on piisavalt odavad, et neid saaks massiliselt toota, ja paljudes igapäevaelus esinevates olukordades on nad traditsioonilistest tsink-karboonakudest paremad. Nende standardiseeritud silindrilise kujuga on lihtne neid standardiseerida ja need on laialdaselt kasutusel tarbetooteid valmistavates ettevõtetes. Just selle keemilise süsteemi ja tootmisprotsessi kombinatsioon on muutnud leelislikud akud paljude kodumajapidamiste vaikimisi ühekordselt kasutatavateks akudeks.
Alkaliinbateraid kasutatakse laialdaselt erinevates tarbeelektroonikatoodetes, kuna need tagavad hea tasakaalu hinna, saadavuse ja toimimise vahel. Need on eriti sobivad seadmete jaoks, millel ei ole vaja väga kõrget hetkelist võimsust, kuid millel on vaja pikaajalist akuelu, näiteks raadiod, mänguasjad, kaamerad ja laternad. Nende populaarsus tuleneb pigem praktikast kui tehnoloogilisest täiustatusest.
Alkaliinbateraate edukas kasutamine peegeldab seda, kuidas tehnoloogia kohaneb igapäevaeluga. Kui kanduvad elektroonikaseadmed said üha levinumaks, vajasid tarbijad odavat, standardset ja lihtsalt asendatavat energiavälja. Alkaliinbateriad rahuldasid seda vajadust paremini kui paljud varasemad lahendused. Seetõttu jäävad alkaliinbateriad ka tänapäeva taaskasutatavate tehnoloogiate pideva arengu keskkonnas üheks kõige levinumaks energiaväljaks kaasaegsetes kodudes.
Alkaliakusude ajalugu näitab, kuidas leiutus, õigeaegsed võimalused ja turu nõudlus saavad kokku töötada. Jungner ja Edison mõtlesid välja alkaliakusude mõiste enne seda, kui turg oli küpsenud, samas kui Urry suutis selle keemilise süsteemi edukalt ühendada reaalsete kaubanduslike vajadustega 20. sajandi keskel. Lõppkokkuvõttes sündis mitte ainult akus, vaid põhimõtteliselt aluseks olev platvorm, mis edendas kaasaskantavate elektroonikaseadmete ajastu arengut.
Tänapäeval on alkaliakusud nii levinud, et nad tunduvad igapäevased, kuid nende edu põhineb tegelikult kümnendite pikkustel eksperimentide ja täiustuste jadas. Esimestest taaskasutatavatest alkaliakustest tänapäevaste tsink-mangandioksiidi kuivpatakeideni on nende areng pigem pideva täiustamise ajalugu kui üheainsa, hetkeline leiutus. See selgitab, miks alkaliakusud jäävad oluliseks esindajaks igapäevastes kaasaskantavates toiteallikates.
Alkaline patareide lühike ajalugu – algusest Jungneri ja Edisoni varajastest leiutustest kuni Lewis Urry ülemaailmse läbimurdega, mis andis tõuke kanduvate elektroonikaseadmete ajastule.
EN
