Ալկալինային մարտկոցները պատմության մեջ ամենահաջողված սպառողական էներգամատակարարներից են, որոնք Միացյալ Նահանգներում կազմում են մարտկոցների արտադրության մոտավորապես 80 %-ը, իսկ աշխարհում՝ տարեկան մոտավորապես 10 միլիարդ մարտկոց: Դրանք էներգամատակարարում են ամենօրյա սարքեր, ինչպես օրինակ՝ ձեռքի լույսերը, ռադիոները, խաղալիքները, ֆոտոապարատները, CD վարդապետները, MP3 վարդապետները և փեյջերները: Դրանց մշակման պատմությունը չի կապված մեկ հայտնագործողի հետ, քանի ո что ալկալինային քիմիան գոյություն է ունեցել այլ ձևերով ժամանակակից չոր մարտկոցների հայտնագործումից շատ առաջ:
Ինչու՞ է այս պատմությունը վիճելի:
Ալկալիային մետաղական մարտկոցների պատմությունը վիճելի է, քանի որ «ալկալիային էլեկտրոլիտի օգտագործման» հասկացությունը մշակվել է տարբեր մարդկանց կողմից՝ անկախ մեկը մյուսից: Շվեդ ինժեներ Վալդեմար Յունգները 1899 թվականին հայտնագործել է վերալիցքավորվող ալկալիային արծաթ-կադմիումային մարտկոցը և մասնակցել նիկել-երկաթի և նիկել-կադմիումային մարտկոցների հետազոտություններին: Իսկ Թոմաս Էդիսոնը 1901 թվականին անկախ մշակել է իր սեփական ալկալիային մարտկոցը՝ համարելով, որ այն կլինի համեմատաբար ամուր, վերալիցքավորվող և գործնական էներգիայի աղբյուր:
Այլ կերպ ասած՝ ալկալիային մարտկոցների վաղ պատմությունը չի պատկանում որևէ մեկ հատուկ պատենտի կամ անձի, այլ այն տարբեր շրջաններում զուգահեռ մշակման արդյունքն է:
Յունգների հետազոտությունները ցույց տվեցին, որ կարելի է օգտագործել սպիտակեղենային քիմիան՝ վերալիցքավորվող մարտկոցների համար; Էդիսոնի տարբերակը հետագայում ավելի շատ է խթանել բարձր ելքային և մշակութային էներգիայի պահեստավորման մարտկոցների մշակումը: Էդիսոնի մարտկոցը օգտագործում էր կալիումի հիդրօքսիդի էլեկտրոլիտ և նիկել-երկաթե էլեկտրոդներ, իսկ նա տարիներ շարունակ փորձարկել է տարբեր նյութեր՝ մինչև ապրանքը համարել հասուն: Քանի որ երկու հետազոտողներն էլ իրենց ուսումնասիրությունները կատարել էին անկախ մեկը մյուսից, իրական պլագիատի վեճ չկար: Վերջնականապես, սպիտակեղենային մարտկոցների տեխնոլոգիան արդեն երկար զարգացման ճանապարհ էր անցել ժամանակակից սենյակային մարտկոցների լայն կիրառմանից առաջ:
Յունգների 1899 թվականի հետազոտությունը ներկայացնում է սպիտակեղենային մարտկոցների մշակման ամենավաղ փուլը: Նրա վերալիցքավորվող մարտկոցը, որն օգտագործում էր սպիտակեղենային էլեկտրոլիտ, նշանակալի մեծ նվաճում էր շատ վաղ մարտկոցների համեմատ: Նա նաև մասնակցել է նիկել-երկաթի և նիկել-կադմիումի տեխնոլոգիաների մշակմանը, հետևաբար զբաղեցնում է կարևոր տեղ մարտկոցների պատմության մեջ:
Էդիսոնի կալիում-հիմնային մետաղական մարտկոցը, որը մշակվել է 1901 թվականին, ստեղծվել է անկախ կերպով՝ նպատակադրված բավարարել այդ ժամանակվա տրանսպորտի ոլորտի պահանջները: Նրա թիմը ձգտում էր ստեղծել ավելի թեթև և ավելի հզոր մարտկոց՝ աջակցելու էլեկտրամոբիլներին, որոնք դեռևս մրցում էին այլ շարժասիլային համակարգերի հետ: Էդիսոնի մարտկոցը տարբերվում էր ավելի ուշ խանութներում վաճառվող կալիում-հիմնային չոր մարտկոցներից, սակայն այն ներկայացնում էր նույն ուղղությունը՝ տևական և տարանցիկ էներգիայի ապահովման խնդրի լուծման հարցում: Յունգները Էդիսոնի հետ միասին դրեց հետագա գյուտարարների համար տեխնոլոգիական հիմքը:
Այս վաղ հաջողություններից հետո կալիում-հիմնային մարտկոցների տեխնոլոգիայի զարգացումը երկար ժամանակ կայունացել է: Չնայած քիմիական համակարգը գոյություն ուներ, փոքր, երկարատև տարանցիկ էներգիայի աղբյուրների նկատմամբ շուկայական պահանջը չէր բավարարում արագ զարգացման համար:
Մոտավորապես կես դար անց, 1950-ականներին, իրավիճակը փոխվեց: Հետևաբար կարճ տարանցիկ էլեկտրոնային սարքերի և սենյակային սարքավորումների աճի հետ մեկտեղ ավելի բարձր կատարողականություն ունեցող մարտկոցների պահանջը աճեց:
Ամենակարևոր շուկայավարման շարժիչները լուսավորիչներն էին և ծագող տրանզիստորային ռադիոները: Այս սարքերը պահանջում էին կայուն և երկարատև էներգիա: Չնայած սովորական ցինկ-ածխածնային մարտկոցները կարող էին աշխատել, սակայն դրանց կարճ աշխատանքային ժամանակը և բարձր էներգիայի սարքերում վատ աշխատանքը ցանկալի չէին: Սպառողական էլեկտրոնիկայի տարածումը օգտագործողներին ստիպեց պահանջել մարտկոցներ, որոնք ունեն երկար աշխատանքային ժամանակ, ավելի կայուն լարում և պահանջում են ավելի քիչ փոխարինումներ, ինչը ճանապարհ հարթեց ժամանակակից հիմնային մարտկոցի համար:
Լյուիս Ուրիի բացահայտումը
Ժամանակակից հիմնային չոր մարտկոցը հաճախ վերագրվում է կանադացի ինժեներ Լյուիս Ուրիին: Նա աշխատում էր Eveready ընկերությունում (Union Carbide ընկերության մասնաճյուղ, որը հետագայում վերածվեց Energizer ընկերության): 1955 թվականին նրան ուղարկեցին Փարմա քաղաքում (Օհայո նահանգ) գտնվող հետազոտական լաբորատորիա՝ բարելավելու այդ պահին կարճ աշխատանքային ժամանակ ունեցող ցինկ-ածխածնային մարտկոցները:
Ուրիի հիմնական հայտնագործությունը եղել է ցինկի և մանգանի դիօքսիդի միացումը՝ հանգույցային էլեկտրոլիտի օգտագործմամբ, որը հնարավորություն տվեց ստեղծել ավելի երկար աշխատանքային ժամկետ ունեցող մարտկոցներ, որոնք ավելի լավ են հարմարվում պորտատիվ սպառողական էլեկտրոնիկայի համար: Ավելի ուշ նա մարտկոցի աշխատանքային ցուցանիշները բարելավեց փոշիացված ցինկի օգտագործմամբ:
1957 թվականին Ուրին Կարլ Կորդեշի և Պ.Ա. Մարսալի հետ միասին ներկայացրեց հանգույցային մարտկոցի վերաբերյալ պատենտային դիմում, որը տրվեց 1960 թվականին:
Առաջին «Եվերեդի» հանգույցային մարտկոցները շուկայահանվեցին 1958-1959 թվականներին, իսկ ապրանքային նշանը պաշտոնապես վերանվանվեց «Էներջայզեր» 1980 թվականին: Չնայած վաղ արտադրության ընթացքում առաջացել էին որոշ արտադրական խնդիրներ, սակայն դրանք լուծվելուց հետո մարտկոցը արագ հասավ մեծ առևտրային հաջողության: Այսօր օգտագործվող հանգույցային մարտկոցները հիմնականում հիմնված են Ուրիի սկզբնական դիզայնի վրա:
Ժամանակակից հիմնային բատարեակները որպես բացասական էլեկտրոդ օգտագործում են ցինկ (մանգանի երկօքսիդ՝ որպես դրական էլեկտրոդ), իսկ քիմիական ռեակցիայի աջակցման համար՝ հիմնային էլեկտրոլիտ: Այս համակարգը հատկապես հարմար է ցածր և միջին հզորությամբ սարքերի համար, քանի որ կարող է կայուն հզորություն տրամադրել համեմատաբար երկար ժամանակ:
Հետևաբար, հիմնային բատարեակները գաղութավորված են հեռակառավարման սարքերի, խաղալիքների, ռադիոյի և ձեռքի լույսի սարքերի համար:
Նախորդ բատարեակների համեմատությամբ հիմնային բատարեակները նշանակալի բարելավում են վստահելիության, պահպանման ժամկետի և օգտագործման հեշտության մեջ: Դրանք բավարար էժան են մեծ քանակով արտադրելու համար և շատ օրվա իրավիճակներում գերազանցում են սովորական ցինկ-ածխածնային բատարեակները: Դրանց ստանդարտացված գլանաձև ձևը նաև հեշտացնում է ստանդարտացումը և լայն կիրառումը սպառողական ապրանքներում: Հենց այս քիմիական համակարգի և արտադրական գործընթացի համադրությունն է, որը հիմնային բատարեակները դարձրել է շատ տներում ստանդարտ մեկանգամյա բատարեակ:
Ալկալինային մետաղական մարտկոցները լայն կիրառում ունեն տարբեր սպառողական էլեկտրոնիկայի արտադրանքներում, քանի որ դրանք հասնում են լավ հավասարակշռության՝ արժեքի, հասանելիության և արդյունավետության միջև: Դրանք հատկապես հարմար են այն սարքերի համար, որոնք չեն պահանջում արտակարգ բարձր ակնթարտային հզորություն, սակայն պահանջում են երկար աշխատաժամկետ, օրինակ՝ ռադիոյի սարքեր, խաղալիքներ, ֆոտոապարատներ և լուսավորիչներ: Դրանց համաշխարհային հաջողությունը պայմանավորված է ավելի շուտ գործնական առավելություններով, քան տեխնոլոգիական բարդությամբ:
Ալկալինային մարտկոցների հաջողությունը ցույց է տալիս, թե ինչպես է տեխնոլոգիան հարմարվում առօրյա կյանքին: Քանի որ տեղափոխելի էլեկտրոնիկայի սարքերը ավելի ու ավելի տարածված դարձան, սպառողները անհրաժեշտ ունեին մի էժան, ստանդարտացված և հեշտությամբ փոխարինելի էներգիայի աղբյուր: Ալկալինային մարտկոցները այս պահանջը բավարարել են ավելի լավ, քան շատ վաղեմի լուծումները: Հետևաբար, նույնիսկ այսօր՝ վերալիցքավորվող տեխնոլոգիայի անընդհատ զարգացման պայմաններում, ալկալինային մարտկոցները մնում են ժամանակակից տնային տնտեսություններում ամենատարածված էներգիայի աղբյուրներից մեկը:
Ալկալինային մարտկոցների պատմությունը ցույց է տալիս, թե ինչպես են հայտնագործությունը, հարմար պահերը և շուկայական պահանջը կարող լինել միասին աշխատում։ Յունգները և Էդիսոնը մշակել էին ալկալինային մարտկոցների գաղափարը շուկայի հասունացումից առաջ, իսկ Ուրին 20-րդ դարի միջին տարիներին հաջողությամբ միավորեց այս քիմիական համակարգը իրական առևտրային պահանջների հետ։ Ի վերջո, ծնվեց ոչ միայն մարտկոց, այլև հիմնարար հարթակ, որը խթանեց տեղաշարժելի էլեկտրոնիկայի դարաշրջանի զարգացումը։
Այսօր ալկալինային մարտկոցները այնքան տարածված են, որ թվում են սովորական, սակայն դրանց հաջողությունը իրականում հիմնված է տասնամյակներ շարունակ փորձարկումների և բարելավումների վրա։ Վաղ վերալիցքավորվող ալկալինային մարտկոցներից մինչև ժամանակակից ցինկ-մանգանի երկօքսիդի չոր մարտկոցներ՝ դրանց զարգացումը ավելի շուտ հանդիսանում է անընդհատ կատարելագործման պատմություն, քան մեկական, պահաբեր հայտնագործություն։ Դա բացատրում է, թե ինչու են ալկալինային մարտկոցները մնում ամենօրյա տեղաշարժելի էներգամատակարարման աղբյուրների կենսական ներկայացուցիչներ։
Ալկալինային մարտկոցների կարճ պատմություն՝ Յունգների և Էդիսոնի վաղ հայտնագործություններից մինչև Լյուիս Ուրիի բացահայտումը, որը հնարավորություն տվեց ստեղծել մեքենայացված էլեկտրոնիկայի դարաշրջանը:
EN
