一條顫抖的青蛙腿，居然促成了電池的發(fā)明？

2024 年10 月 17 日，河南省科學(xué)院化學(xué)研究所、學(xué)術(shù)委員會(huì)主任侯益民在科普中國·星空講壇“魅力化學(xué) 無限可能”主題場帶來演講《電池的前世今生》。

以下為侯益民的演講節(jié)選：

Part1 從萊頓瓶到伏打電堆：電池的誕生

1745年，荷蘭萊頓大學(xué)的物理學(xué)家馬森布羅克教授在進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，把一個(gè)鐵釘?shù)舻搅艘粋€(gè)玻璃瓶里。他原本以為取出鐵釘后，鐵釘不會(huì)再帶電，但當(dāng)他拿出鐵釘時(shí)，卻還是被電了一下。這個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)讓他意識(shí)到瓶子能夠儲(chǔ)存電能，從而誕生了這樣一種原始的電存儲(chǔ)裝置。由于這個(gè)瓶子是在萊頓大學(xué)發(fā)現(xiàn)的，因此人們將其命名為“萊頓瓶”。

萊頓瓶在歐洲引起了巨大反響，許多科學(xué)家，尤其是電學(xué)家，紛紛利用它進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和表演。其中一次在法國巴黎圣母院的表演非常有趣，700多名修道士手拉手排成一行，第一個(gè)人拿著萊頓瓶，最后一個(gè)人拿著導(dǎo)線，當(dāng)放電時(shí)，每個(gè)人都手舞足蹈，場面非常有趣與滑稽，給人留下了深刻印象，讓人們感受到了電的威力。

隨著萊頓瓶實(shí)驗(yàn)的廣泛傳播，人們對電的興趣日益濃厚，開始嘗試用它來治療疾病或進(jìn)行有趣的實(shí)驗(yàn)。1780年，意大利生物學(xué)家伽伐尼在解剖一只青蛙時(shí)，用兩片金屬將青蛙的腿肌肉與神經(jīng)連接起來，發(fā)現(xiàn)青蛙腿會(huì)顫抖，他認(rèn)為這是動(dòng)物體內(nèi)存在“生物電”的緣故。

意大利帕維亞大學(xué)的物理學(xué)家伏特看到伽伐尼的論文后，對此進(jìn)行了深入的研究，最終證明青蛙腿的顫抖并非由生物電引起，而是由于兩種活性金屬和活性化學(xué)物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電，這才是化學(xué)電源的基本原理。于是，伏特發(fā)明了電池，叫做“伏打電堆”。它的組成很簡單，就是在鋅盤和銀盤組中間夾有含電解質(zhì)的布。伏特因此成為真正的化學(xué)電池發(fā)明者，電壓單位“伏特”就是以他的名字命名的。從此，電池的發(fā)展進(jìn)入了高速期。

PART2 電池技術(shù)的發(fā)展及其在現(xiàn)代世界的應(yīng)用

下面這張表格展示了電池的發(fā)展歷程，包括鉛酸電池、干電池、鎳鎘電池等。

1911年，中國在上海建立了一個(gè)干電池和蓄電池廠，我們中國從此也開始用上了電池。隨著科技的飛速發(fā)展，電池的應(yīng)用范圍越來越廣泛，它就像一個(gè)默默無聞的幕后英雄，在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

它是交通運(yùn)輸領(lǐng)域的變革推動(dòng)者。電動(dòng)汽車的興起正逐漸改變我們的出行方式。其核心動(dòng)力源 —— 動(dòng)力電池，為我們帶來了環(huán)保且高效的駕駛體驗(yàn)。這些電池能夠儲(chǔ)存大量電能，使電動(dòng)汽車擁有足夠的續(xù)航里程，滿足日常出行乃至長途旅行的需求。它們零排放的特性，為改善空氣質(zhì)量和減少溫室氣體排放做出了重要貢獻(xiàn)。

它是電力存儲(chǔ)領(lǐng)域的關(guān)鍵角色。在電網(wǎng)系統(tǒng)中，電池是平衡供需的重要力量。電容在一些需要快速響應(yīng)的電力電子設(shè)備中起著關(guān)鍵作用，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和高效工作。

它是航空航天領(lǐng)域的堅(jiān)實(shí)支撐。太陽能電池板與電池的完美配合是衛(wèi)星持續(xù)運(yùn)行的關(guān)鍵。從航天器的生命保障系統(tǒng)到通信設(shè)備，再到導(dǎo)航系統(tǒng)，每一個(gè)關(guān)鍵部件都依賴電池提供可靠的電源。

它是通訊領(lǐng)域的關(guān)鍵助力。我們手機(jī)的核心組件之一就是電池，讓我們能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行語音通話、發(fā)送信息和瀏覽互聯(lián)網(wǎng)。通訊基站也配備了大容量的電池作為備用電源，在停電等緊急情況下，確保通訊信號(hào)的正常發(fā)射和接收，保障社會(huì)的信息流通。

電池在當(dāng)今生活中發(fā)揮著不可替代的作用。隨著科技的不斷進(jìn)步，電池技術(shù)也將不斷創(chuàng)新和發(fā)展，為我們的未來生活帶來更多的驚喜和便利。