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戏说电池的发展

 电池,你一定不会感到陌生吧!你了解电池家族是怎么发展壮大的吗?下面我们就沿着科学家研究的轨迹到电池的世界旅行一次。 

1780年,意大利的医学家伽伐尼在偶然的情况下,以铜制的解剖刀碰触到置于铁盘內的青蛙,发现其立刻产生抽搐现象,职业的敏感使他意识到,这种现象的产生可能是微电流通过,原电池的雏形产生了! 

1791年伽伐尼论文的发表使一个人非常兴奋,他就是意大利帕费亚大学物理学教授伏打,他从物理的角度出发推想出电的流动可能是有两种不同的金属相互接触产生的。伏打用自己设计的精密验电器证明:只要在两种金属片中间隔以用盐水或碱水浸过的硬纸、麻布、皮革或其它海绵状的东西,并用金属线把两个金属片连接起来,不管有没有青蛙的肌肉,都会有电流通过。

伏打用了三年的时间,发明了电流强且稳定,可供人们研究和利用的电源装置“伏打电堆”即“原始电池”。从此为科学家们从静电的研究转入动电的研究创造了物质条件。

1836年,英国的丹尼尔对 “伏打电堆”进行了改良。他使用稀硫酸作电解液,解决了电池极化问题,制造出第一个不极化,能保持平衡电流的锌—铜电池,又称“丹尼尔电池”。此后,又陆续有去极化效果更好的 “本生电池”和 “格罗夫电池”等问世。但是,这些电池都存在电压随使用时间延长而下降的问题。

1866年,电化学家勒克朗谢以锌为负极,二氧化锰为正极,氯化铵溶液作电解质,制的最初的锌锰电池。后来盖斯南将淀粉加入氯化铵中制成糊状电解质,制成了现在的锌锰电池即“干电池”。手电筒便进入了千家万户,为我们在黑暗中找到了光明。干电池虽然容易携带,但具有电容量较小,不能反复使用的缺点。

1860年,法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池。让铅和硫酸两个“冤家”碰在一起,让它们“打架”(发生化学反应),产生电流。由于硫酸的腐蚀性非常强,一场“恶斗”很快就结束,电流也就不能产生了。但是它可以再次充电,将化学能转化为电能,为电池的重复利用开创了先河。它弥补了干电池的一些不足之处,但供电时间太短,较为笨重,还是不能满足人们日常使用的需求。这就将研发新的“长寿”电池提到议事日程。

爱迪生,这位喜爱发明的科学家,意识到解决蓄电池“短命”问题的重要性。爱迪生和他的助手们夜以继日地做实验,苦战3年,试用了几千种材料,做了4万多次的实验,可依然没有什么收获。 有一次,一位不怀好意的记者向他问道:“请问尊敬的发明家,您花了3年时间,做了4万多次实验,有些什么收获?” 爱迪生笑了笑说:“收获嘛,比较大,我们已经知道有好几千种材料不能用来做蓄电池。” 
    1904年,在一个阳光灿烂的日子,爱迪生终于用氢氧化钠(烧碱)溶液代替硫酸,用镍、铁代替铅,制成世界上第一台镍铁碱电池。它的供电时间相当长,在当时可以算是“老寿星”了。

社会的迅猛发展,新品种电池纷纷浮出水面。

心脏中的发电机----锂电池.供心脏起搏器运作的电池,要具有体积小、质轻、安全和高能的特点。以前一般用以锌作负极的高能电池,使用寿命大约是两年。现在改用以锂(Li)作负极的钾电池,使用寿命约是原来的5倍,安置于人体内,就不必经常更换,极大减轻患者的痛苦。锂电池也是电动自行车中,电动轿车的理想动力。

高效电池的研究----燃料电池。发生氧化还原反应就有电子的转移,那么氢气在氧气中燃烧生成水,是否也可以制成电池呢?经过科学家的研究,已经成功研制出氢氧燃料电池、甲烷燃烧电池等,它具有能量利用率高(可达70%)、使用方便、不污染环境可节约大量的金属等优点。

 绿色太阳能电池也是一种很有发展潜力的电源,它可以将外界的光能直接转换为电能,既清洁干净,又没有污染,是取之不尽、用之不竭的一种理想能源。不过它受天气变化影响严重,没有太阳就不能进行正常的工作。

 海水电池是利用海水作为电解液进行工作的,对环境污染小,而且价格较低、取材容易,制作比较灵活,非常适合在航标灯中应用。

全塑料电池特别适用于卫星,因为聚合物电池可以塞进缝隙而不会增加重量。

随着科学的发展,不同用途的新型电池不断涌现,如温差电池、核电池等。同学们,你愿意为它们家族的壮大贡献自己的聪明才智吗?

(责任编辑:化学自习室)
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