小小电池,风靡全球上百年
1786年,意大利生物物理学家伽伐尼在做青蛙解剖时,两手拿着的不同金属器械无意中同时碰到青蛙的大腿,青蛙大腿的肌肉立刻抽搐了一下,仿佛受到电流的刺激,而只用一种金属器械去触碰青蛙,却无此反应。伽伐尼认为,这种现象的出现是因为动物体内存在着一种生物电。1791年,伽伐尼将实验结果写成论文,发表后震惊科学界。
伽伐尼的好朋友、大名鼎鼎的意大利物理学家伏特却认为,引起青蛙腿部肌肉抽搐是因金属与蛙腿组织液之间出现了闭合回路电流的刺激造成的,关键在于蛙肌中含有导电液体。
关于伏特的异议,伽伐尼重新做了多次严密的实验,认定青蛙体内确实存在着生物电,是生物电造成青蛙大腿肌肉的抽搐。
伏特在随后的实验中,则发现假如不用蛙腿,只用两种不同的金属和湿的溶液接触,也能出现电。1799年,伏特用不同的金属圆片和浸过盐水的湿纸片交替叠加成一个高高的圆柱,并从圆柱两端引出了持久的电流,这就是有名的伏特电堆(也被称作伏打电池),是人类最早发明的化学电池。实际上,伏特电堆就是串联的电池组,它成为了早期电学实验以及电报机的电力来源。
伽伐尼的一个偶然发现,引出了生物电学理论的建立和化学电池的诞生,成为科学史上一段佳话。
1836年,英国人丹尼尔对伏特电堆进行了改良。他使用稀硫酸作电解液,制造出世界上第一个能保持电流平衡输出的锌-铜电池。因为这种电池能反复充电,又称蓄电池。随后,又有人陆续发明了效果更好的本生电池和格罗夫电池。然而,当时无论哪种蓄电池都要在两个金属板之间灌装液体,所用液体又是硫酸,挪动时很危险且不方便。
1887年,英国人赫勒森发明了世界上最早的干电池。相关于湿电池,干电池的电解质为糊状,糊状物由淀粉、氯化铵和防腐剂组成。在随后的发展中,不同结构的干电池里的糊状物的物质构成并不相同,但干电池不会溢漏,便于携带,随着价格的下降,最终取代了湿电池。电池作为能源,电压稳定,供电时间长,且结构简单,携带操作简便,不受外界气候和温度的影响,因此在人类生活的各个方面都得到了广泛的应用。但在相当长的时间里,很少有人关注到电池对环境的污染问题。