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电池技术的发展和基因工程的介入

来源:机房360 作者:耿文学 更新时间:2014-4-9 11:17:55

摘要:蓄电池技术经历了上百年的发展已日趋成熟,其主流仍然是化学能电池,随着各种新技术的出现,与蓄电池技术进行结合,提高了蓄电池的功能和寿命。

  电池是指把非电能(如化学能、辐射能、生物能等)直接转变为电能的独立直流电源。如干电池、蓄电池、光电池、温差电池等,一般常说的多指“化学电池”。1799年,意大利人伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里,发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是,他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片,平叠起来。用手触摸两端时,会感到强烈的电流刺激。伏特用这种方法成功地制成了世界上第一个电池──“伏特电堆”。1836年,英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良。他使用稀硫酸作电解液,制造出了一个能稳定工作的锌-铜电池,称为“丹尼尔电池”。

  1860年,法国的雷克兰士还发明了负极是锌和汞的合金棒,正极是一个多孔的杯子,里面装着二氧化锰和碳粉末的混合物。混合物中插了一根碳棒作为电流收集器。负极棒和正极杯都被浸在作为电解液的氯化铵溶液中,这个装置被称为“湿电池”。1880年,又把负极改进成为锌罐,也就是电池的外壳。1887年,英国人赫勒森发明了最早的“干电池”。电解液是把氯化铵和氯化锌加淀粉成为糊状,不会溢漏,便于携带,又称为“原电池”或“一次电池”,意思是通过电极反应将活性物质不断消耗,把化学能变为电能,但活性物质耗尽后,基本上不能通过反向电流充电使其恢复再放电的电池。1859年,法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池,把两块铅板放入作为电解液的稀硫酸中,铅板表面就变成了硫酸铅。加上电压充电时,正极变成褐色的氧化铅,负极恢复成纯铅,电解液中稀硫酸失去了水份,变成浓硫酸;充电后电极间有2V左右的电压;连接上负载放电时,电流与充电时的电流方向相反,氧化铅的正极板和铅的负极板表面就又变成了硫酸铅,同时反应出的水使电解液变稀,成了稀硫酸。这种电池的特点是:当电池使用一段时间后电压下降,可以给它通反向电流,把电能又转换回化学能,电池电压回升。因为这种电池能充电,可以反复使用,所以称它为“蓄电池”或“二次电池”,意思是放电时消耗的活性物质,在充电时能够恢复,因此它是化学能与电能互相转换的一种储能装置。铅蓄电池放电和充电的化学反应式是:PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

  近百年来电气、电子设备日益增多,对电源提出了更高的要求。各种电池的发明如雨后春笋:1899年发明了镍镉电池;1900年发明了可充电的铁镍电池;1914年发明了碱性电池;1954年美国贝尔公司发明了太阳能电池;1956年制造出了第一个9伏电池;1970出现了免维护铅酸电池;1976年飞利浦公司发明了镍氢电池;1990镍氢电池正式生产;1991年日本索尼公司开始生产可充电的锂离子电池;1999年可充电锂聚合物电池商业化生产。

  除一般化学电池外,太阳能电池、燃料电池、生物电池的发展也很快。

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