Február 18-án tartják az elemek világnapját. Bár ritkán gondolunk rájuk, a galvánelemek – az egyszer használatos elemek és az akkumulátorok – mindenütt jelen vannak. Nélkülük az iPhone és számos más hordozható eszköz is csak konnektorról működhetne.
Az első galvánelem megjelenése óta több mint két évszázad telt el. Ezalatt az áramforrások jelentősen átalakultak, fejlődésük pedig az utóbbi években gyorsult fel igazán, főként az elektromos autók iránti növekvő kereslet miatt. A történet négy fontos állomáson keresztül követhető végig.
## A Volta-oszlop
Az első galvánelem megalkotását Luigi Galvani kísérletei előzték meg. A kutató rézkampókra függesztett békacombokat boncolt acélszikével, és azt tapasztalta, hogy az elpusztult állat izmai összehúzódnak.
Alessandro Volta 1800-ban mutatta be áramforrását a londoni Királyi Társaságnak. Találmányát Galvani tiszteletére nevezte galvánelemnek. A Volta-oszlop bemutatója óriási feltűnést keltett: Volta még Bonaparte Napóleontól is meghívást kapott Párizsba.
Három évvel később Vaszilij Petrov orosz fizikus 4200 réz- és cinkkorongból megépítette korának legerősebb Volta-oszlopát, amely az akkoriban elképesztőnek számító 1700 voltos feszültséget adott.
## A Daniell-elem
John Frederic Daniell 1836-ban továbbfejlesztette Volta elképzelését. Saját galvánelemével sikerült kiküszöbölnie az elektródok polarizációját.
A szerkezet mai szemmel szokatlan anyagokból állt. Belsejében egy hígított kénsavval megtöltött bikanyelőcső kapott helyet, közepén cinkrúddal. Ezt réz-szulfát-oldatot tartalmazó rézedény vette körül, az egész rendszert pedig szigetelésként agyagedénybe zárták.
A Daniell-elem hosszú időn át stabil, 1,1 voltos feszültséget szolgáltatott. Ez természetesen kevesebb, mint a ma is használt módosított változatok teljesítménye.
## A Weston-elem
A korai galvánelemek nagy feszültséget is elő tudtak állítani, ám konstrukciós hiányosságaik miatt ezt nem tudták állandó szinten tartani. Elsőként Edward Westonnak sikerült érdemben javítania a kialakításon.
Elemének pozitív elektródja higanyból készült, és higany(I)-szulfáttal (Hg₂SO₄), valamint hidratált kadmium-szulfáttal (3CdSO₄·8H₂O) érintkezett. Negatív elektródként kadmium-amalgámot, elektrolitként pedig kadmium-szulfát-oldatot használt.
A Weston-elem nagy stabilitást és jól megismételhető eredményeket biztosított. Később számos, napjainkban is alkalmazott elem alapjául szolgált.
## A lítiumion-akkumulátor
A modern lítiumion-akkumulátorok története 1970-ben kezdődött. Michael Stanley Whittingham ekkor mutatta meg, hogy a titán-diszulfid, illetve a molibdén-diszulfid képes lítiumionokat befogadni.
A galvánelemet később továbbfejlesztették: grafitanódot és kobaltittartalmú katódot kapott. A kutatók ma a kapacitás növelése érdekében többek között a lítium nátriummal, a grafit pedig szilícium- és foszforalapú anyagokkal történő kiváltásán dolgoznak. A kapacitás és a stabilitás megfelelő egyensúlyát azonban egyelőre nem sikerült elérni.
A galvánelemek technológiája tehát még nem jutott el fejlődésének határáig, így további tökéletesítések várhatók. Az is elképzelhető ugyanakkor, hogy a közeljövőben más technológia lép a helyébe.
