买一颗只要九十圆,四十颗买下来也要三千六百圆。而且这实验做起来还挺勉强的,所以才做一次电力就会明显下降许多。每颗电池重量是67公克,四十颗就重达2.7公斤。为了教导我们三枝箭团结力量大,这费用和重量可真是非同小可啊。
回头想想,说到电池,为何总是这么重呢?也对啦,因为它是把金属浸在电解液中※,使离子移动而产生电力,所以打从构造上就无法轻盈,这也可以理解。可是,干电池不能反复使用,又这么重,就等于消耗了大量资源且无法回收了。
价格上也是高得有点令人吃惊。上网一查才知道,三号硷性电池内藏电量3瓦,售价七十到一百五十圆。可是如果换算成家用电力约1千瓦的话,即使用的是最便宜的七十圆干电池,也得花上两万三千圆!家用电力1千瓦的电费才二十七圆左右,所以电池比一般家庭用电贵上八百六十倍!简直离谱!如果家庭用电全靠干电池供应的话,电费动辄从数百万圆起跳吧。
当然,手机用的锂置池※等可以充电、又轻、容量又大。此外,像三洋电机开发的可充电式干电池「Eneloop」可重复充电一千次。即使如此,手机还是得每天充电,外出旅行时会有点麻烦。难道就没办法做出充一次电就能用上一年,或是电量与价格比换算过来只需家用电力十倍左右的干电池吗?
为了未来,首先回顾一下历史吧。查了资料才发现一件令人吃惊的事实:人类最早使用电池的记录,竟然是在公元前二五〇年!它名叫「巴格达电池」。话虽如此,但它并不是当作电池,而是在镀金※、镀银时派上用场。电镀也是利用金属离子的移动,所以和电池原理一样。可是,古代巴格达人并不知道这个原理,却制造出遥远的未来才拥有的道具。这就好比紫式部为了消遣而编造的故事,后来却变成美国近代史的史实一样,岂不是很离奇吗?
一七九一年,义大利的贾法尼※(Luigi Galvani)发现,用不同的金属片碰触肢解的蛙腿肌肉,可以使其收缩。到了一八〇〇年,同样是义大利人的伏特(Alessandro Volta)就发明了电池。之后的发展就如以下所示:初期的电池直接使用电解液,但也因为这样,寒冬时会冻结而无法使用。一八六八年,法国的勒克朗谢(Georges Leclanche)发明了干电池的原型,但是仍旧无法防止液体漏出。一八八七年,日本的屋井先藏完成了可实用的干电池。一八九四年甲午战争时,日方声称「在中国东北战胜的原因之一,就是干电池」,屋井版的干电池因而被视若珍宝,大受赞扬。一八八八年,德国的Gassner氏与丹麦的Hellesen氏从屋井独立,而发明了干电池。
【伏特发明电池比史蒂文生发明蒸汽火车头还早了二十五年。但屋井先藏发明干电池却是在新桥至横滨的铁路开通十三年后。所以说电池比电车历史更悠久……虽然这并非原因啦。】
干电池从发明到现在,历史还不到一百二十年,所以有很多问题都还没解决,或许也是无可奈何吧。可是干电池曾有过足以左右战争胜负的辉煌时代喔。加油吧,干电池!张开翅膀飞向未来吧!
※毛利元就
一四九七~一五七一年。原为安艺国高田郡吉田的领主,后来成长为统治中国地方的武将。一五五七年其霸权尚坚稳,但仍教导隆元、元春、隆景三子「一枝箭很容易就能折断,但三枝箭合在一起就折不断」,以示团结合作的重要性。
※金属浸在电解液中
让电流通过的液体称电解液。两种物质连上导线同时浸入电解液,容易离子化的物质会放出电子成为阳极,另一边则成阴极。若以二氧化锰为阴极、锌为阳极、氯化锌为电解液,就成了锌锰电池;以二氧化锰和石墨为阴极,锌为阳极,氢氧化钾和氯化锌为电解液,就是硷性电池。二〇〇四年,松下电器把硷性电池的阴极加上氢氧化镍制成镍氢电池发售。一般说来,硷性电池比传统的锌锰电池来得强力持久,却不宜连续使用,所以不适合用在手电筒或瓦斯点火装置上。此外像时钟等耗电较少的物品也较适用锌锰电池。
※锂电池
以锂、钴氧化物薄层构成阴极,石墨材质带状物作为阳极,以溶于有机溶剂的锂盐化合物为电解液。锂很容易电离化又轻,就电量与重量比来说,是现行各种电池中最大的。但相机用的锂电池是另一种东西,电解液虽相同,但是以二氧化锰为阴极、锂金属为阳极,且无法充电。
※镀金
让含金属离子的电解液通过电流,金属离子会在阳极得到电子而变回金属,附着在阳极上形成薄薄一层。
※贾法尼
义大利的生物学者(一七三七~九八)。此伟大发现来自于一段感人的故事。贾法尼为了生病的老婆拿青蛙做晚餐时,把剥了皮的青蛙放在实验器材旁就外出了。他老婆不小心让桌上的手术刀碰到蛙腿,蛙腿竟冒出火花并痉挛。贾法尼认为这是与电鳗相同的生物电现象,其实是因为不同金属接触蛙腿,而青蛙的体液扮演电解液的角色才产生电气。贾法尼的理论虽不正确,但正基于这个实验,才让伏特发明了电池。果然失败为科学之母。
以往的电池需八小时充电,
它只要五分钟就充电完毕!
研发电池最尖端的企业,就位在幽静的工厂街区一隅。乍看之下「幽静」与「工厂」仿佛互相矛盾,可是这条并排着许多中小企业招牌的街道,我实在想不出其他词句形容。未来的技术就在这条幽静街上诞生。我重新体认到科学与技术都是由人类的头脑和双手所创造出来的。
我们想拜访的是发明了电双层电容器「Wellgeo」系列的Power System公司※——什么是电双层?电容器※又是啥?
电池可分为两种,一种是像干电池或伏特电池等,只能用一次;另一种可反复充电,例如汽车电瓶所使用的铅蓄电池以及手机的锂电池等。这两种电池都是靠电极产生化学反应,再从中取得电力。最近成为话题的燃料电池,在这点上也是一样。
相对地,电双层电容器是直接蓄积电力的装置。就如同雷云产生时,云层将负电荷都吸了过去,导致地面蓄积了许多正电荷。此外,所谓的电双层,就是让正极与负极都能形成像雷云与地面的状态,因而得名。其所蓄积的电力也比一般的电容多很多。以往的电容仅数公厘至数公分大小,只能用在电流控制与