Волтин електростатички стуб
Волтин електростатички стуб била је прва електрична батерија која је могла непрекидно да даје струју у круг. Изумио га је италијански физичар Алесандро Волта, који је своје експерименте објавио 1799. Волтин електростатички стуб је тада омогућио бржи низ открића, укључујући електричну разградњу (електролизу) воде у кисеоник и водоник од стране Вилијама Ницхолсон и Антонија Карлисла (1800) и откриће или изолацију хемијских елемената: натријума (1807), калијума (1807), калцијума (1808), бора (1808), баријума (1808), стронцијума (1808) и магнезијума (1808) од стране Хумприја Давија. Читава електроиндустрија 19. века напајала се батеријама, односно Волтиним изумом електростатичког стуба (нпр. Даниелова ћелија и Гровеова ћелија)све до појаве Динама (електричног генератора) 1870-их.
Волтин изум заснован је на открићу Луиђија Галванија из 80-их година 20. века о томе како коло од два метала и жабља нога може изазвати реакцију жабље ноге. Волта је 1794. демонстрирао да када се два метала и крпа или картон натопљени сланом водом сложе у круг, они производе електричну струју. 1800. године Волта је саставио неколико парова наизменичних бакарних (или сребрних) и цинкових дискова (електрода) одвојених тканином или картоном натопљеним у раствору слане воде (електролита) да би повећао проводљивост електролита. Када су горњи и доњи контакти повезани жицом, електрична струја је текла кроз волтов стуб и спојну жицу.
Примена
Алесандро Волта је 20. марта 1800. Године написао Лондонском краљевском друштву да опис технике за производњу електричне струје помоћу свог уређаја. Сазнавши за Волтин електростатички стуб , Вилиам Ницхолсон и Антонио Карлисл су је користили за откриће електролизе воде. Хумпри Дави је показао да је електромоторна сила која покреће електричну струју кроз коло које садржи једну Волтову ћелију узрокована хемијском реакцијом, а не разликом напона између два метала. Такође је користио Волтин стуб за разлагање хемикалија и производњу нових хемикалија. Вилиам Хиде Воластон показао је да је електрична енергија из Волтиног стуба имала идентичне ефекте као и електрична енергија произведена трењем. 1802. Василиј Петров је користио Волтин стуб у откривању и истраживању ефеката електричног лука. Хампри Дави и Андреј Кросе су међу првима развили велике Волтине стубове. Дави је 1808.године користио стуб од 2.000 пара направљен за Краљевску институцију да демонстрира угљенично пражњење лука и изолује пет нових елемената;Баријум,Калцијум,Бор,Стронцијум и Магнезијум.
Електрохемија
Будући да је Волта веровао да се електромоторна сила јавља у контакту између два метала, Волтин електростатички стуб имао је другачији дизајн од модерног дизајна приказаног на овој страници. Његов стуб је имао један додатни диск бакра на врху у контакту са цинком и један додатни диск цинка на дну у контакту са бакром. Проширујући Волтин рад и рад електромагнетизма његовог ментора Хумпри Давија, Михаел Фарадеј је користио и магнет и Волтин стуб у својим експериментима са електричном енергијом. Фарадеј је веровао да су све „електричне струје“које су сеу то време проучавале (волтажне, магнетне, топлоте и животињске) биле једно те исто. Његов рад на доказивању ове теорије навео га је да предложи два закона електрохемије који су били у директној супротности са данашњим научним веровањима која је поставио Волта тридесет година раније.Због њихових доприноса разумевања овог поља проучавања,Фарадеј и Волта се сматрају очевима електрохемије. Речи „електрода“ и „електролит“, коришћене горе за опис Волтиног дела, дело су Фарадеја.
Суви стуб
Одређени број високонапонских сувих стубова изумљен је између раног 19. века и 1830-их година, покушавајући да се одреди извор електричне енергије за Волтиног електростатичког стуба, а посебно да подржи Волтину хипотезу о контактној напетости.Заиста, сам Волта експериментисао је са гомиломчији су се картонски дискови осушили, највероватније случајно.
Први који је објавио Јохан Вилхелм Ритер 1802. године, додуше у нејасном часопису, али је током наредне деценијето је више пута најављивано као ново откриће. Један од облика сувог стуба јестуб Замбони. Францис Роналдс 1814. године био је један од првих који је схватио да су суви стубови такође радили хемијском реакцијом, а не контактом метал и метал, иако корозија није била видљива због врло малих генерисаних струја.
Суви стуб (гомила) могао би се назвати претком модерне суве ћелије.
Електромоторна сила
Снага стуба изражава сеу смислу његове електромоторне силе дате у волтима. Теорија контактне напетости Алесандра Волте сматрала је је да се ЕМС, која покреће електричну струју кроз коло које садржи волтаичну ћелију, јавља на контакту два метала. Волта није сматрао да је електролит, који је у његовим експериментима обично био слани раствор, значајан. Међутим, хемичари су убрзо схватили да је вода у електролиту умешана у хемијске реакције и довела до раздвоја гаса водоника из бакарне или сребрне електроде.
Савремено, атомско схватање ћелије са цинковом и бакарном електродом одвојеном електролитом је следеће. Када ћелија обезбеђује електричну струју кроз спољни круг, метални цинк на површини цинкове аноде се оксидира и раствара у електролит као електрично наелектрисани јони (Зн2 +), остављајући 2 негативно наелектрисана електрона (е−)позади у металу :
анода (оксидација): Зн → Зн2 + + 2е−
Ова реакција се назива оксидација.Док цинк улази у електролит, два позитивно наелектрисана јона водоника (Х +) из електролита прихватају два електрона на површини бакарне катоде и формирају ненаелектрисани молекул водоника (Х2):
катода (редукција): 2Х + + 2е− → Х2
Ова реакција се назива редукција. Електрони који се користе од бакара за стварање молекула водоника чине спољну жицу или коло које га повезује са цинком. Молекули водоника настали на површини бакра реакцијом редукције на крају се испуштају као гас водоник.
Приметиће се да глобална електрохемијска реакција не укључује одмах електрохемијски пар Цу2 + / Цу (ок / црвени) који одговара бакарној катоди. Метални бакарни диск тако овде служи само као „хемијски инертан“ племенити метални проводник за транспорт електрона у колу и хемијски не учествује у реакцији у воденој фази. Бакарну електроду у систему може заменити било који довољно племенит / инертан метални проводник (Аг, Пт, нерђајући челик, графит, ...). Глобална реакција може се написати на следећи начин:
Зн + 2Х + → Зн2 + + Х2
Ово је корисно стилизовано користећи електро-хемијске записе ланца:
(анода: оксидација) Зн | Зн2 + || 2Х + | Х2 | Цу (катода: редукција)
у којој вертикална трака сваки пут представља интерфејс. Двострука вертикална трака представља интерфејс који одговара електролиту импрегнираном порозни картонски диск.
Када се из стуба не повуче струја, свака ћелија која се састоји од цинка / електролита / бакра генерише 0,76 В са електролитом у сланом раствору. Напон из ћелија у стубу се додаје (сабира), па шест ћелија на горњем дијаграму генерише 4,56 В електромоторне силе.