A hétköznapokban ritkán gondolunk azokra az eszközökre, amelyek csendben, szinte észrevétlenül végzik a dolgukat. Ilyen az elem is: nélküle nem működne a távirányító, nem indulna el számos orvosi műszer, és az űreszközök sem tudnák teljesíteni feladatukat.

A mára magától értetődővé vált energiaforrás mögött olyan felfedezés áll, amely gyökeresen átalakította az elektromosság kutatását, és megalapozta a modern elektronikát.

## Február 18. az elemek napja

Az elemek napja nem hivatalos ünnep, a tudományos és oktatási világban azonban széles körben számon tartják. Február 18-án, Alessandro Volta születésnapján emlékeznek meg róla.

Az olasz fizikus munkássága előtt az elektromosságot elsősorban rövid ideig tartó jelenségként ismerték: szikraként, áramütésként vagy kisülésként. A sztatikus elektromossággal végzett kísérletek látványosak voltak, ám nehezen lehetett őket megismételni. Volta olyan áramforrást alkotott, amely tartós elektromos áramot adott, így az elektromosság a rendszeres tudományos vizsgálatok eszközévé válhatott.

## A békakísérletektől a Volta-oszlopig

A Comóban született Alessandro Volta élete nagy részét az elektromos jelenségek tanulmányozásának szentelte. Felfedezéséhez Luigi Galvani kísérletei adták a döntő ösztönzést. Galvani azt figyelte meg, hogy a béka izmai összehúzódnak, amikor különböző fémekkel érintkeznek.

Galvani ezt „állati elektromosságnak” tulajdonította. Volta azonban más következtetésre jutott: szerinte nem az élő szövet termelte az áramot, hanem az eltérő fémek érintkezése egy vezető közegen keresztül.

1800-ban elkészítette az első galvánelemet, a Volta-oszlopot. Egyszerű, mégis forradalmi szerkezete egymásra helyezett cink- és rézkorongokból állt, amelyek közé sóoldattal vagy savval átitatott szövetet tett. Az áramkör zárásakor tartós áram jött létre.

A találmány tudományos jelentősége óriási volt: először sikerült folyamatos elektromos áramot előállítani, igazolni lehetett az elektromosság kémiai eredetét, és lehetővé váltak a hosszabb ideig tartó, megismételhető kísérletek. Volta nevét őrzi az elektromos feszültség mértékegysége, a volt.

## Stabilabb elemek és az első akkumulátor

A Volta-oszlop megszületése után a kutatók stabilabb, gyakorlati célokra is használható áramforrásokat kezdtek fejleszteni. A 19. században jelentek meg a továbbfejlesztett galvánelemek és az elektromos energia tárolását megalapozó akkumulátorok.

André-Marie Ampère és Michael Faraday munkái eközben lefektették az elektromos áram és az elektromágnesség elméleti alapjait. A galvánelemek fejlődése stabil energiaforrást biztosított a kísérletekhez, így az elektromosság laboratóriumi látványosságból rendszeres tudományos kutatás tárgyává vált.

John Frederic Daniell 1836-ban megalkotta a korábbiaknál stabilabb Daniell-elemet. Gaston Planté 1859-ben feltalálta az ólom–sav akkumulátort, az első újratölthető áramforrást, amelyet az autók akkumulátoraiban ma is használnak.

## Az elemek beköltöznek a háztartásokba

A 19. század végén és a 20. század elején megjelentek a szárazelemek, amelyekben a folyékony elektrolitot sűrű paszta váltotta fel. Ettől az elemek biztonságosabbá és kisebbé váltak, egyúttal alkalmassá arra, hogy a háztartásokban is elterjedjenek.

A 20. században az elektromosság a mindennapi élet részévé vált. Thomas Edison és Nikola Tesla korának vitái, illetve mérnöki megoldásai megmutatták, mennyire fontosak a technika számára a megbízható energiaforrások. Később megjelentek az alkáli elemek, majd a nikkel–kadmium és a nikkel–fém-hidrid akkumulátorok, amelyek nélkül a hordozható elektronika sem fejlődhetett volna ki.

## A lítiumion-akkumulátorok forradalma

A következő nagy áttörést az 1990-es években bevezetett lítiumion-akkumulátorok hozták. Ezek alapvetően meghatározták a 21. század technológiai arculatát. Kifejlesztésükért John Goodenough, Stanley Whittingham és Akira Yoshino 2019-ben kémiai Nobel-díjat kapott.

A lítiumion-akkumulátorokat nagy energiasűrűség, kis tömeg és több ezer újratöltési ciklus jellemzi. Ezek tették lehetővé az okostelefonok, a laptopok és az elektromos autók elterjedését.

## A konnektortól független világ

A kompakt elemek és akkumulátorok függetlenítették az elektronikai eszközöket a helyhez kötött áramforrásoktól. A készülékek hordozhatóvá váltak, beépültek a mindennapokba, és megváltoztatták a kommunikációt, a munkát, valamint a szabadidő eltöltését. Az okostelefonok, távirányítók és érzékelők e kis áramforrásoknak köszönhetően működhetnek önállóan.

Az űreszközök a napelemeket akkumulátorokkal együtt használják, hogy árnyékban és az éjszakai szakaszokban is működjenek. Akkumulátorok nélkül nem létezhetnének hosszú élettartamú műholdak és bolygóközi küldetések.

Az orvoslásban a beültethető eszközöket – például a szívritmus-szabályozókat és a neurostimulátorokat –, valamint a hallókészülékeket többéves önálló működésre tervezik. Ezeknél az akkumulátorok megbízhatósága közvetlenül összefügg a betegek életével.

A korszerű akkumulátorok a zöldenergia-rendszerekben is kulcsszerepet játszanak: tárolják a nap- és szélenergiát, kiegyenlítik az energiatermelés ingadozásait, és gyorsítják az elektromos közlekedésre való átállást.

A Volta-oszloptól a lítiumion-rendszerekig több mint kétszáz év telt el, az alapelv mégis változatlan: a kémiai energia elektromos energiává alakul. Ez az elképzelés tette lehetővé a mobil, összekapcsolt és fejlett technológiára épülő világot – és arra is emlékeztet, hogy a technológiai forradalmak az alapkutatásokkal kezdődnek.