Die Batterie – eine revolutionäre Erfindung Der italienische Physiker Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Graf von Volta (*1745; † 1827) erfindet die Batterie und gilt damit als einer der Begründer des Zeitalters der Elektrizität. Zu seinen Ehren wurde die Maßeinheit für die elektrische Spannung „Volt“ genannt. Seiner Konstruktion ist eine Entdeckung des Anatomieprofessors Luigi Galvani (1737 – 1798) vorausgegangen . Galvani hatte Froschschenkel durch die Berührung mit Metallen zum Zucken gebracht und daraus eine „tierische Elektrizität“ geschlossen. Volta hat dies jedoch nicht ganz geglaubt und nach einer Reihe von Experimenten die Volta-Säule konstruiert. Das Volta-Element – die galvanische Zelle Dieser Prototyp der Batterie war die erste nutzbare Stromquelle und zählt zu den bedeutendsten Erfindungen aller Zeiten. Sie besteht aus vielen übereinander geschichteten Kupfer- und Zinkplättchen, zwischen denen sich elektrolytgetränkte Karton- oder Lederstücke befinden. Wie funktioniert dieses Wunderding „Batterie“? Die Zink-Kohle Batterie besteht aus einem Zink-Becher, in dessen Mitte sich ein Kohlestift befindet. Zwischen dem Zinkbecher und dem Kohlestift befindet sich Braunstein (Manganoxid) und ein mit einer elektrolytischen Lösung (Salmiak oder Ammoniumchlorid) getränkter Karton. Der Zinkbecher stellt den Minuspol, der Kohlestift den Pluspol der Batterie dar. In Kontakt mit der elektrolytischen Lösung oxidiert das Zink und die Zinkatome geben Elektronen frei. Diese fließen über den Verbraucher (z. B. eine Glühbirne) zum Pluspol der Batterie. Dort werden sie durch Mangan-Ionen des Braunsteins aufgenommen. Wenn der Zinkbecher keine Elektronen mehr abgeben bzw. der Braunstein keine mehr aufnehmen kann, ist die Batterie entladen.
Zum Nachmachen: Batterie selber herstellen „Bastler“ können dieses Prinzip der Batterie auch selbst nachstellen. Einfach eine Zinkplatte und eine Kupferplatte in eine halbe Zitrone stecken; die Platten dürfen sich dabei jedoch nicht berühren, damit es nicht zu einem Kurzschluss kommt. Diese beiden Platten sind die Pole der Zitronenbatterie. Mit Krokodilklemmen werden dann Kabel und eine Leuchtdiode an die Pole angeschlossen. Schon ist der Stromkreis fertig und die Zitronenbatterie bringt die Leuchtdiode zum Leuchten.18. Februar 2015, 15:51 Uhr Lesezeit: 1 min Google Doodle .Alessandro Volta Batterie (Foto: Quelle: Google)Was haben Froschschenkel mit Batterien zu tun? Alessandro Volta hätte es gewusst. Der italienische Physiker wäre an diesem Mittwoch 270 Jahre alt geworden. Google widmet dem Erfinder der Batterie heute sein Doodle. Immer wieder zeigt Google auf der Startseite bunte Bilder oder Animationen - und erinnert damit an besondere Menschen oder Ereignisse. Wir sagen Ihnen, was Sie zum Google-Doodle unbedingt wissen müssen. Heute: Alessandro Volta, Erfinder der Batterie. Sein Konterfei zierte einst den 10 000-Lire-Schein, heute widmet ihm das Unternehmen Google das Logo auf der Hauptseite der Suchmaschine: Alessandro Volta, eigentlich Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Graf von Volta, hat die Batterie erfunden. Der italienischer Physiker und Begründer der Elektrizitätslehre wäre heute 270 Jahre alt geworden. Fährt man mit dem Cursor über das Logo, füllt sich eine abgebildete Batterie, die Google-Buchstaben fangen an zu leuchten. 1745 in Como geboren, wuchs Volta als eines von neun Kindern in einer wohlhabenden Familie auf. Auf Wunsch seiner Eltern sollte der Junge eigentlich Jurist werden, sie schickten ihn auf eine Jesuitenschule, aber sein Interesse für Elektrizität und Physik brachte ihn in Kontakt mit führenden Gelehrten. 1796 publizierte er seine erste physikalische Arbeit, sieben Jahre später entdeckte am Lago Maggiore Methan und begann damit zu experimentieren. Aus diesen Versuchen entwickelte er eine Art Gasfeuerzeug, die sogenannte Volta-Pistole. Weitere Erfindungen folgten, und der Physiker wurde als Professor an die Universität Pavia berufen. Als er kurz darauf von den Frosch-Experimenten des angesehenen Anatomen Luigi Galvani erfuhr, war das der Beginn für Voltas wichtigste Erfindung: die Batterie. Galvani hatte sezierte Froschschenkel mit Metallen berührt und die Beine des Tieres so zum Zucken gebracht. Der Anatom sah den Grund dafür in der Haut des Frosches, Volta hingegen in den Metallen. Weitere Experimente, die er an sich selbst durchführte, brachten ihn auf die Idee einer elektrischen Spannung, dem "Volta-Effekt". Um 1800 erfand er die sogenannte Voltasche Säule, sie gilt heute als erste funktionierende Batterie. Später, im 19. Jahrhundert, wurde Volta zu Ehren die Maßeinheit für die elektrische Spannung mit Volt benannt.
Stromspeicher sind von entscheidender Bedeutung für die Energiewende. Batterien spielen hierbei eine große Rolle und befinden sich seit nunmehr fast 300 Jahren in ständiger Entwicklung. Auch heute wird weiter fleißig an neuen elektrochemischen Speichern geforscht. Zeit, einen Blick zurück zu werfen. Mit der Entdeckung von Elektrizität stellte sich die Frage, ob Energie auch unabhängig von einer Elektrisiermaschine verfügbar sein, sie also gespeichert werden kann. Die ersten Versuche in den 1740er Jahren mündeten in fast identischen Resultaten in den Niederlanden und in Deutschland. Meist bekannt unter dem Namen Leidener Flasche konnte diese eine geringe Menge elektrischer Energie speichern und bewies, dass Elektrizität gelagert werden kann. Die Leidener Flasche galt zu dieser Zeit als erster mobiler Speicher für elektrische Energie. Von der ersten bedeutenden Batterie sprechen wir bei der Volta’schen Säule. 1799/1800 entwickelte Alessandro Volta die erste elektrische Batterie mit Zink und Kupfer, die als Vorgänger der uns bekannten Batterie gehandelt wird. Bis heute gilt sie als eine der wichtigsten Erfindungen. 1859 verbesserte der Franzose Gaston Planté die Entwicklungen seiner Kollegen und ordnete die Bleiplatten für eine Bleisäurebatterie neu an. Seine Anordnungsform findet man noch heute in gängigen Bleisäurebatterien. Bis zur industriellen Nutzung der Batterietechnik dauerte es allerdings noch einige Jahre. Bleisäurebatterien hatten den großen Vorteil, dass sie für geringe Kosten verhältnismäßig viel Strom speichern konnten. Die erste Trockenbatterie, dessen Namen auf die Verwendung einer festen Kohle-Elektrode zurückzuführen ist, wurde 1866 von George Leclanché vorgestellt. Seine Entwicklung des Zink-Kohle Elements wurde ihm zu Ehren in das Leclanché-Element umbenannt. Trotz des bereits erwähnten Trockenelements konnte diese Batterie auslaufen und dabei die Batterieanschlüsse des jeweiligen Geräts vollständig zerstören. Das erste alkalische Batteriesystem wurde 1899 in Schweden durch Waldemar Jungner entwickelt. Seine Nickel-Cadmium-Batterie wurde fast zeitgleich auch von Thomas Edison 1901 vorgestellt. In der Vergangenheit wurden sie häufig genutzt, allerdings sind die Verkaufszahlen in den letzten Jahren rückläufig – insbesondere wegen dem umweltschädlichen Schwermetall Cadmium. Die heute bekannten alkalischen Batterien sind erst in den 1950er Jahren vorgestellt worden. Das von Lewis Urry entwickelte System der Alkali-Mangan-Batterie eignet sich besonders für Niedrigstromanwendungen und bietet dabei eine höhere Kapazität und eine bessere Belastbarkeit als Zink-Kohle-Batterien. Mit ihrer Massentauglichkeit löste die Alkali-Mangan-Batterie die Zink-Kohle-Batterie ab. Als nächstes wurde von Standford Ovshinsky und Masahiko Oshitani in den Jahren 1962 bis 1982 die Nickel-Metallhydrid-Batterie entwickelt, welche im Gegensatz zur NiCd-Batterie ohne giftige Schwermetalle auskommt. Letztere ist inzwischen EU-weit bis auf wenige Ausnahmen verboten. Die neueste und wohl vielversprechendste Batterietechnolgie ist die bereits im letzten Beitrag erwähnte Lithium-Ionen-Batterie. Als erstes Unternehmen brachte Sony 1991 einen Speicher in Lithiumform auf den Markt. Verbaut sind sie mittlerweile in den meisten unserer technischen Geräte. Das Smartphone besitzt einen Lithium-Ionen-Akku und auch der Laptop lässt sich dank Lithium-Ionen-Akku überall nutzen. Interessant aufgrund ihrer hohen Energiedichte bei geringem Gewicht ist die Lithium-Ionen-Technologie ebenfalls für Elektroautos und Solarbatterien. Hier kommt sie inzwischen als Ersatz für die eher schweren Bleisäurebatterien zum Einsatz. Der Erfolg der Energiewende hängt entscheidend von der Möglichkeit ab, den schwankenden Naturstrom effizient zu speichern. Neben Pumpspeicherkraftwerken und Power-to-Heat sind Batterien als elektrochemische Speicher ein wichtiger Bestandteil. Lithium-Ionen-Batterien sind aufgrund ihres günstigen Energie-Gewichts-Verhältnisses aktuell das Beste, was man bekommen kann. Gerade für Anwendungen in der E-Mobilität gibt es aber noch Luft nach oben und in Zukunft einiges zu erwarten. Vor allem weitere Gewichteinsparungen stehen im Fokus der Forschung. Weitere Informationen: |
Wer gilt als erfinder der ersten batterie
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