How batteries work - Adam Jacobson

Как работают батареи — Адам Джекобсон

Переводчик: Anastasia Kvilinskaya Редактор: Oleksandr Vasyliev

You probably know the feeling.

Наверное, вам знакома ситуация,

Your phone utters its final plaintive "bleep"

когда ваш телефон издаёт последний заунывный звук «би-ип»

and cuts out in the middle of your call.

и отключается в середине разговора.

In that moment, you may feel more like throwing your battery across the room

В этот момент вы скорее швырнёте батарею об стену,

than singing its praises,

чем запоёте ей дифирамбы.

but batteries are a triumph of science.

Однако создание батарей стало триумфом науки.

They allow smartphones and other technologies to exist

Благодаря им смартфоны и другие новинки технологии

without anchoring us to an infernal tangle of power cables.

не привязаны к клубкам проводов электропитания.

Yet even the best batteries will diminish daily,

Даже самые лучшие батареи будут ежедневно садиться,

slowly losing capacity until they finally die.

медленно теряя свою мощность, пока окончательно не иссякнут.

So why does this happen,

Так почему же это происходит?

and how do our batteries even store so much charge in the first place?

Каким образом батареи изначально содержат в себе так много заряда?

It all started in the 1780s with two Italian scientists,

Всё началось в 1780-х благодаря двум итальянским учёным:

Luigi Galvani and Alessandro Volta,

Луиджи Гальвани и Алессандро Вольта.

and a frog.

А также лягушке.

Legend has it that as Galvani was studying a frog's leg,

Легенда гласит: когда Гальвани изучал лягушачью лапку,

he brushed a metal instrument up against one of its nerves,

то задел какой-то нерв металлическим инструментом,

making the leg muscles jerk.

и мышцы в лапке резко дёрнулись.

Galvani called this animal electricity,

Гальвани назвал это «животным электричеством»,

believing that a type of electricity was stored in the very stuff of life.

считая, что такой вид электричества сохраняется в самом существе.

But Volta disagreed,

Но Вольта с этим не согласился,

arguing that it was the metal itself that made the leg twitch.

утверждая, что именно металл заставил лапку дёрнуться.

The debate was eventually settled with Volta's groundbreaking experiment.

В итоге спор был разрешён революционным экспериментом Вольта.

He tested his idea with a stack of alternating layers of zinc and copper,

Для проверки идеи он сложил в стопку поочерёдно цинк и медь,

separated by paper or cloth soaked in a salt water solution.

разделив их бумагой или тканью, смоченной в растворе соли.

What happened in Volta's cell is something chemists now call oxidation and reduction.

В ячейке Вольта происходило то, что химики называют окислением и восстановлением.

The zinc oxidizes, which means it loses electrons,

Цинк окисляется. Это означает, что он теряет электроны.

which are, in turn, gained by the ions in the water in a process called reduction,

Их затем захватывают ионы в воде во время процесса восстановления,

producing hydrogen gas.

вырабатывая водород.

Volta would have been shocked to learn that last bit.

Вольта был бы шокирован, узнав последнее.

He thought the reaction was happening in the copper,

Он думал, что реакция происходит в меди,

rather than the solution.

а не в растворе.

None the less, we honor Volta's discovery today

Тем не менее, сегодня мы чтим открытие Вольта,

by naming our standard unit of electric potential "the volt."

называя единицу электрического напряжения «вольт».

This oxidation-reduction cycle creates a flow of electrons between two substances

Цикл окисления-восстановления создаёт поток электронов между двумя веществами.

and if you hook a lightbulb or vacuum cleaner up between the two,

Если подключить между ними лампочку или пылесос,

you'll give it power.

электроприбор заработает.

Since the 1700s, scientists have improved on Volta's design.

С XVIII века учёные усовершенствовали идею Вольта.

They've replaced the chemical solution with dry cells filled with chemical paste,

Они заменили раствор сухими ячейками с густой пастой.

but the principle is the same.

Но принцип остался тем же.

A metal oxidizes, sending electrons to do some work

Металл окисляется, направляя электроны выполнять свою работу,

before they are regained by a substance being reduced.

прежде чем их захватит восстанавливающееся вещество.

But any battery has a finite supply of metal,

Но у любой батареи запас металла ограничен.

and once most of it has oxidized, the battery dies.

Как только бóльшая часть его окислится, батарея перестаёт работать.

So rechargeable batteries give us a temporary solution to this problem

Аккумуляторы временно решают эту проблему,

by making the oxidation-reduction process reversible.

делая обратимым процесс окисления–восстановления.

Electrons can flow back in the opposite direction

Электроны могут течь в обратном направлении

with the application of electricity.

при пропускании тока через батарею.

Plugging in a charger draws the electricity from a wall outlet

При подключении зарядного устройства ток течёт из настенной розетки,

that drives the reaction to regenerate the metal,

создавая химическую реакцию восстановления металла.

making more electrons available for oxidation the next time you need them.

В результате в следующий раз больше электронов доступно для окисления.

But even rechargeable batteries don't last forever.

Но даже аккумуляторы не работают вечно.

Over time, the repetition of this process causes imperfections

Со временем повторение этого процесса вызывает дефекты

and irregularities in the metal's surface that prevent it from oxidizing properly.

и нарушения на поверхности металла, мешая ему окисляться как следует.

The electrons are no longer available to flow through a circuit

Электроны больше не могут течь по цепи,

and the battery dies.

и батарея выходит из строя.

Some everyday rechargeable batteries

Некоторые обычные аккумуляторы

will die after only hundreds of discharge-recharge cycles,

перестанут работать уже после сотен циклов разрядки-зарядки.

while newer, advanced batteries can survive and function for thousands.

Новейшие улучшенные батареи могут выдержать тысячи циклов.

Batteries of the future may be light, thin sheets

Батареи будущего могут быть лёгкими, тонкими листиками,

that operate on the principles of quantum physics

которые будут работать по законам квантовой физики

and last for hundreds of thousands of charge cycles.

и выдерживать сотни тысяч циклов перезарядки.

But until scientists find a way to take advantage of motion

Но пока учёные не найдут способ, как использовать движение

to recharge your cell battery, like cars do,

для подзарядки батареи, как в автомобиле,

or fit solar panels somewhere on your device,

или как-нибудь встроить в ваше устройство солнечные батареи,

plugging your charger into the wall,

подключение зарядного устройства в розетку

rather than expending one battery to charge another

а не использование одной батареи для подзаряда другой —

is your best bet to forestall that fatal "bleep."

ваш лучший выбор для предотвращения рокового звука «би-ип».