производстве химики знают относительно немного о необходимых ему чистых, высококачественных гидрате никеля и окиси железа. Это обстоятельство наводит Эдисона на мысль о необходимости провести целый ряд специальных химических исследований. Он поручает эти исследования группе сотрудников, специально подготовленных им, и работает с ними сам. В течение нескольких лет на химическом заводе велись непрерывные работы по изготовлению и испытанию всеми возможными способами этих химических веществ.
Некоторое представление о размахе опытов Эдисона дает его ответ одному из ассистентов лаборатории, спросившему, сколько приблизительно опытов было проделано в течение первых трех-четырех лет работы над аккумуляторной батареей. «Мы нумеровали наши опыты по сериям буквами. Начинали от А 1 и шли до А 10 000. Достигнув А 10 000, мы возвращались опять к 1 и шли от В 1 до В 10 000, и т. д. Мы провели несколько серий таких опытов; сколько было их точно, я сейчас не помню; во всяком случае, было выполнено не менее 20 000 опытов».
С первых дней работы над аккумуляторной батареей Эдисон предполагал изготовить ее в виде металлического сосуда, содержащего внутри активные вещества: гидрат никеля в качестве положительного электрода и окись железа в качестве отрицательного.
Эта мысль последовательно проводилась при всех последующих работах и нашла свое окончательное оформление в современном типе аккумулятора. Переход от первого примитивного элемента к современному потребовал тяжелого труда. Главный химик Эдисона Эйлсуорт позднее рассказывал: «Мы проводили опыты одновременно с обоими веществами. В одних случаях никель давал лучшие результаты, в других случаях — худшие. Для того чтобы стимулировать работу, Эдисон вывесил доску, на которую заносил результаты испытаний опытных образцов в миллиампер-часах при различном процентном содержании никеля и железа. Эта доска побуждала работников все время улучшать показатели. Некоторые из наших первых испытаний давали приблизительно 300, но по мере улучшения качества материалов эта цифра превысила уже 500 миллиампер-часов. Как раз в это время Эдисон уезжал в Канаду, и к его возвращению мы сделали такие успехи, что цифра эта возросла приблизительно до 1 000. Я очень хорошо помню, какое большое удовольствие это доставило Эдисону». В настоящее время эта цифра достигает 1 200 миллиампер-часов для положительных электродов и приблизительно 1 700 для отрицательных.
После долгой, упорной работы Эдисон в 1901 году изобрел, наконец, свой щелочной аккумулятор. Германский патент за № 157290 был выдан Эдисону 6 февраля 1901 года. Независимо от этого Юнгер в Европе (германский патент № 163170 от 21 марта 1901 года) также создал щелочной аккумулятор. Таким образом, в начале двадцатого столетия сразу появились два годных для практических целей щелочных аккумулятора. Аккумуляторы Эдисона вырабатывались в Америке с 1903 года, а в Европе — с осени 1906 года.
Эдисон приступил к производству аккумуляторных батарей на специальном заводе в Глен-Ридже. Заказы стали поступать в таких количествах, что завод не мог удовлетворить все запросы. Большого внимания заслуживает чрезвычайно характерный для Эдисона факт. Первоначальная батарея Эдисона, известная под названием
Однако Эдисон, продолжая испытывать свои элементы, скоро выявил, что известные партии батарей оказываются низкого качества (элементы постепенно теряли свою электрическую емкость). Эдисон решил, что чем шире будет развиваться дальнейшее производство, тем большим будет процент выпущенных негодных батарей. Он сделал отсюда логический и решительный вывод: приостановил временно производство, не останавливаясь перед угрожавшим большим материальным ущербом и возможностью скомпрометировать аккумуляторную батарею в глазах потребителя. «Ряд возобновленных атак привел к победе», и новый элемент Эдисона в его современном виде выпущен на рынок в конце 1908 года. Опять была проделана большая работа — вторая серия опытов: менялись конструкции, видоизменялся способ изготовления и комбинации активных веществ. Новый элемент был так и назван —
Аккумуляторы Юнгера под названием «Нифе» (никель-феррум) начали выпускаться в продажу с 1910 года Шведским акционерным обществом Юнгера в Стокгольме.
Юнгер и Эдисон взяли патенты на целый ряд комбинаций, пока, наконец, не остановились на следующих:
1. Эдисон — окислы никеля в качестве анода, железо в качестве катода и электролит — едкий кали (железно-никелевые аккумуляторы);
2. Юнгер — окислы никеля в качестве анода, железо и кадмий в качестве катода и электролит — также едкий кали (железно-кадмиево-никелевые).
Всем известно, что переносные кислотные аккумуляторные батареи имеют очень непродолжительный срок службы — от одного года до трех лет — и то при условии особо тщательного за ними ухода. Несвоевременный заряд или разрядка большой силой тока легко могут сократить еще более этот срок службы.
Щелочные аккумуляторы в таких же условиях работы, благодаря большой прочности пластин и сосудов, служат в три-четыре раза дольше, могут быть оставлены без зарядки длительное время и выдерживают разряд силой тока, превосходящей в шесть-восемь раз нормальный. Кроме того, щелочные аккумуляторы, как было отмечено выше, не выделяют вредных кислотных газов, а потому могут устанавливаться непосредственно в жилых помещениях без боязни испортить аппаратуру и причинить вред здоровью людей. Само собой понятно, что столь ценные свойства делают щелочные аккумуляторы незаменимыми при применении их в качестве переносных батарей всех типов — от радиолюбительских до шахтерских, а также для целей тяги и стартера, и в особенности для военного дела, то есть во всех случаях, для которых электрическая и механическая прочность аккумуляторов приобретает особое значение.
Что же касается стационарных аккумуляторных установок, имеющих выделенное аккумуляторное помещение и квалифицированный технический штат, то для таких установок высокая отдача и напряжение кислотных аккумуляторов играют в выборе типа аккумуляторов решающую роль, а потому такие установки почти исключительно оборудуются не щелочными аккумуляторами, а кислотными.
По своему устройству аккумуляторы Эдисона несколько сложнее аккумуляторов Юпгера. Активная масса положительных пластин этих аккумуляторов состоит из гидрата окиси никеля № (ОН)3. Для увеличения проводимости к ней прибавляются графит и тончайшие лепестки электролитического никеля. Активная масса набивается чередующимися слоями в трубки из никелированной жести с мелкими отверстиями. Трубки укрепляются в раме из никелированной стали. Активной массой отрицательной пластины является измельченное железо, к которому для увеличения проводимости добавляется ртуть. Активная масса помещается в прямоугольные коробочки — карманы из тонкой гофрированной и никелированной жести с мельчайшими отверстиями, которые впрессовываются в рамки из никелированной стали.
Электролитом как в аккумуляторах Юнгера, так и Эдисона служит двадцатитрехпроцентный раствор едкого кали.
В основном щелочные аккумуляторы, изготовляемые другими фирмами (например, французскими, немецкими и другими), повторяют конструкции элементов Эдисона и Юнгера, отличаясь от них лишь частностями.
Как мы уже говорили выше, благодаря меньшему весу, слабому саморазряду и простому уходу щелочные аккумуляторы имеют значительные преимущества перед кислотными в области электрической тяги, где они применяются в качестве источников тока в автомотрисах, маневровых и рудничных электровозах, автобусах, грузовых и легковых машинах, электрокарах и подводных лодках. Электровозы со щелочными аккумуляторами появились в США впервые вскоре после изобретения Эдисоном своего аккумулятора, но значительное распространение они получили после империалистической войны.
Эдисон является также изобретателем аккумуляторной лампочки для подземной работы углекопов в шахтах. Преимуществом аккумуляторной лампы для рудничной работы является полная герметичность накаливаемой нити. На всякий случай лампа имела также особое защитное приспособление от взрыва газов.
