兩節乾電池,181年驅動電鈴敲了100億次,沒人知道電池結構

2021年03月22日09:12:19 科學 1678

電,在人們生產生活中發揮了非常重要的作用,科學家還發明了電池,將電能儲存起來,方便隨身攜帶。但是電池的續航問題,一直困擾着人們,很多人還經常產生續航焦慮。

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說起來,你可能都不會信,早在180年前,科學家就發明了續航超強的電池,目前已經持續放電180年了,現在似乎還沒有減緩的跡象。

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更讓現代人接受不了的是,這個電池的工作原理至今沒弄明白,這簡直是打臉。

1840年,牛津大學採購了一批實驗設備,這些實驗設備中,一個不起眼的牛頓電鈴(Oxford Electric Bell),不經意間在改寫着歷史。

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牛頓電鈴實驗設備,主要是為了研究「觸張力理論」,主要是驗證靜力學理論和化學作用。

牛頓電鈴其實結構很簡單,有兩個黃銅鈴鐺,鈴鐺下面分別放一個乾電池,有了電池和導體的參與,就行了一個串聯的乾電池電路。

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為了讓銅鈴響起來,在中間穿過一根細絲,細絲末端有一個直徑為4毫米的金屬球。

當金屬球碰到其中一個銅鈴時,銅鈴會將電路電子導入金屬球,也就是乾電池對金屬球充電,接着金屬球被靜電排斥,此時,另一個電鈴會吸收金屬球,並與金屬球發生碰撞,就這樣反覆進行,形成一個周期為2Hz震蕩的敲鈴聲。

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就這樣一個實驗,從1840年通電的那一刻起,一直到現在就沒有停止過,也就是說這串聯的兩顆電池,已經持續放電超過了181年了,因為製造電鈴的時間更早一些。

有人說,這個電池也太厲害了吧,拆下來研究下,改進現代電池豈不更好。

不過,就目前情況來看,這些想法基本不可能實現,這個乾電池外面已經覆蓋了硫,僅憑肉眼根本看不到它的內部結構,不僅看不到也摸不到,因為整個電鈴被一個玻璃罩蓋住了。

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要想研究電池,必須要破壞現在電鈴的電路,估計沒有任何科學家敢做這事。

關於牛頓電鈴,科學界已經形成了一致意見,只要電鈴有電保持運轉,就沒有人去破壞它,會讓它一直這樣下去。

與牛頓電鈴的乾電池持續放電181年相比,現在電池的表現,就有點相形見絀了,別說持續放電堅持181年了,即使不放電,過幾年也會沒用了,甚至會腐化。

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不過,對於現代電池不行的說法,美國加州的NDB公司表示不服,並且他們對外聲稱,自己製造了一個可以使用2.8萬年的電池。

2020年8月,NDB對外宣稱:他們通過實驗,驗證了一款近似無限壽命的納米金剛石電池。

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納米金剛石電池吸收了核電站的優點,並完美規避了核輻射的缺點。

實際上,核電站發電過後的廢料:放射性石墨,是必須要通過封裝保護起來的,以免污染環境和生物安全。

納米金剛石電池,則是核電站廢料放射性石墨,放射性石墨富含C-14反射性同位素,經過衰變後,釋放一個反中微子和一個衰變電子,將石墨提純後製作成微小C-14鑽石。

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然後將微小C-14鑽石鑲嵌到金剛石內部,放射性C-14鑽石失去電子,而金剛石晶格得到電子,電流就這麼產生了,這也就是金剛石電池基本原理。

甚至,有人形象將金剛石電池描述為三明治電池,因為它像極了三明治,C-14鑽石充當了三明治的火腿,而金剛石相當於三明治麵包。

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由於金剛石電池採用了核衰變原理,理論上講,核電池壽命都比較長,C-14的半衰期為5730年,這也就意味着,5730年後,電池電量還有一半,可謂是持續供電能力強。

不過,對於談核色變的人來說,這樣的電池即使續航再長,他們也不會使用,畢竟輻射對人體的影響是不可逆的。

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而英國布里斯託大學的斯科特教授表示,這個輻射問題,完全不需要擔心,可以通過對C-14金剛石穿外套,加以規避輻射,能夠讓C-14在鑽石內部傳遞高能粒子,一旦高能粒子想穿透輻射到外面時,金剛石的外套就能夠阻隔它的傳遞。

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此外,斯科特教授對於輻射的數值也進行了類比,把一個金剛石電池放在身邊,身體接收的輻射,相當於香蕉在身邊輻射,這個輻射基本可以忽略不計。

NDB公司規劃,在兩年內上市低能耗版商業納米金剛石電池,低功率版將應用到智能家居、心臟起搏器等低功耗設備,高功率版本將在5年內正式上市。

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寫在最後

毫無疑問,電池持久續航能力,已經成為人們生活的痛點。

能夠堅持181年的牛頓電鈴乾電池,還在續寫着它的傳奇,不過,傳奇畢竟還是屬於實驗室。

現代人也準備嘗試書寫新的傳奇,將長續航電池帶入尋常百姓家。

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