Гастон Планте

Гастон Планте (фр. Gaston Planté; 22 апреля 1834, Ортез — 21 мая 1889, Париж) — французский физик, химик и изобретатель, наиболее известный созданием первого в мире практически пригодного свинцово-кислотного аккумулятора. Его работы заложили основы современной электрохимии и аккумуляторной техники, а изобретённый им тип батареи остаётся одним из самых распространённых в мире до настоящего времени.

Биография

Ранние годы и образование

Гастон Планте родился 22 апреля 1834 года в городе Ортез (департамент Атлантические Пиренеи, юго-запад Франции) в семье нотариуса. Его старший брат, Франсис Планте, стал известным виолончелистом и композитором. Гастон получил начальное образование в лицее Карла Великого в Париже, а затем поступил в Политехническую школу (École Polytechnique), которую окончил в 1854 году. Продолжил обучение в Горной школе Парижа (École des Mines), где изучал физику и химию.

Научная карьера

После окончания учёбы Планте работал ассистентом профессора физики Антуана-Сезара Беккереля в Консерватории искусств и ремёсел (Conservatoire des Arts et Métiers). В 1859 году, занимаясь исследованиями электрических явлений, он создал первый в мире свинцово-кислотный аккумулятор. В 1860 году Планте представил своё изобретение Французской академии наук. В последующие годы он продолжал совершенствовать конструкцию батареи, а также изучал электрические разряды в газах, атмосферное электричество и явление термоэлектричества.

Планте был удостоен нескольких научных наград, включая премию Французской академии наук (1860) и золотую медаль Всемирной выставки в Париже (1878). В 1881 году он был избран членом-корреспондентом Французской академии наук.

Смерть

Гастон Планте скончался 21 мая 1889 года в Париже в возрасте 55 лет. Причиной смерти стала болезнь почек. Похоронен на кладбище Пер-Лашез.

Изобретение свинцово-кислотного аккумулятора

Предпосылки

К середине XIX века учёные уже знали о гальванических элементах (элемент Вольта, элемент Даниэля, элемент Грене), но все они были первичными — то есть не могли перезаряжаться после разряда. В 1854 году немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер создал «вторичный элемент», способный накапливать электричество, но его конструкция была нестабильна и не имела практического применения.

Конструкция Планте

В 1859 году Планте предложил принципиально новую конструкцию. Он взял два свинцовых листа, разделённых резиновой прокладкой, и свернул их в спираль. Эта спираль помещалась в стеклянный сосуд, заполненный 10%-ным раствором серной кислоты. При пропускании электрического тока через такой элемент на положительном электроде образовывался диоксид свинца (PbO₂), а на отрицательном — губчатый свинец (Pb). При разряде происходила обратная реакция, и элемент отдавал накопленную энергию.

Процесс формовки

Планте обнаружил, что для достижения высокой ёмкости необходимо многократно циклически заряжать и разряжать элемент. Этот процесс, названный «формовкой», приводил к постепенному увеличению активной массы на электродах. Первоначально формовка занимала несколько недель, но впоследствии Планте разработал методы ускорения этого процесса.

Демонстрация и признание

В 1860 году Планте продемонстрировал свой аккумулятор Французской академии наук. Он показал, что батарея может накапливать электричество, а затем отдавать его, питая электрическую дугу или вращая электродвигатель. В 1868 году он создал аккумуляторную батарею из 10 элементов, способную питать лампу накаливания в течение нескольких часов.

Другие научные достижения

Электрические разряды в газах

Планте провёл серию экспериментов с электрическими разрядами в разреженных газах. Он изучал явление катодных лучей и флуоресценции, возникающей при прохождении тока через газоразрядные трубки. Его работы в этой области предвосхитили открытия, сделанные позднее Уильямом Круксом и Филиппом Ленардом.

Атмосферное электричество

Планте интересовался атмосферным электричеством и проводил наблюдения за электрическими полями в атмосфере. Он разработал прибор для измерения напряжённости электрического поля и изучал связь между электрическими явлениями и погодой.

Термоэлектричество

В 1870-х годах Планте исследовал термоэлектрические явления и создал несколько типов термоэлектрических генераторов. Он показал, что при нагревании спая двух разных металлов возникает электрический ток, и предложил использовать это явление для получения электроэнергии.

Влияние и наследие

Развитие аккумуляторной техники

Изобретение Планте стало основой для всей современной аккумуляторной промышленности. В 1881 году французский инженер Камиль Фор улучшил конструкцию, покрыв свинцовые пластины пастой из оксидов свинца, что позволило значительно увеличить ёмкость и сократить время формовки. В 1882 году немецкий изобретатель Эрнст Вернер фон Сименс начал промышленное производство свинцово-кислотных аккумуляторов.

Применение

Свинцово-кислотные аккумуляторы нашли широкое применение в различных областях:

• Автомобильная промышленность: стартерные батареи для запуска двигателей внутреннего сгорания.
• Энергетика: резервное питание для электростанций и подстанций.
• Телекоммуникации: источники бесперебойного питания для телефонных станций.
• Транспорт: тяговые батареи для электрокаров и погрузчиков.
• Военная техника: аккумуляторы для подводных лодок и танков.

Современное состояние

Несмотря на появление более современных типов аккумуляторов (литий-ионных, никель-металлогидридных), свинцово-кислотные батареи остаются одними из самых распространённых в мире благодаря низкой стоимости, надёжности и возможности вторичной переработки. По данным на 2023 год, около 80% мирового рынка аккумуляторов для автомобильных стартерных систем приходится на свинцово-кислотные батареи.

Память

• Имя Гастона Планте носит кратер на Луне (диаметр 24 км, координаты 54° ю.ш., 38° з.д.).
• В 1934 году, к столетию со дня рождения учёного, Французская академия наук выпустила памятную медаль.
• В городе Ортез, на родине Планте, установлен памятник изобретателю.
• Во Франции существует премия имени Гастона Планте, присуждаемая за выдающиеся достижения в области электрохимии.

Источники

• Gaston Planté: sa vie et ses œuvres / par J. Jamin. — Paris: Gauthier-Villars, 1890.
• Histoire de l'électricité / par J. C. Poggendorff. — Paris: Librairie Hachette, 1884.
• The Storage Battery: A Practical Treatise on the Construction, Theory, and Use of Secondary Batteries / by J. T. C. R. — New York: D. Van Nostrand Company, 1885.
• Электрохимия: история и современность / под ред. А. Н. Фрумкина. — М.: Наука, 1988.
• Свинцово-кислотные аккумуляторы: теория и практика / под ред. В. С. Багоцкого. — М.: Энергия, 1975.