響了100億次,放電180年的牛津電鈴,科學家卻不知電池構造

星辰大海路上的種花家 發佈 2021-08-05T21:42:18.577879+00:00

電池可能是我們最不可缺少的「戰略物資」,畢竟天天捧在手裡,比老婆還親的手機中就有一塊大電池,除了這個以外,乾電池,18650鋰電池,還有電動自行車上的鉛酸電池和工業蓄能中電池,甚至科學上還有深空探測中的核電池!

電池可能是我們最不可缺少的「戰略物資」,畢竟天天捧在手裡,比老婆還親的手機中就有一塊大電池,除了這個以外,乾電池,18650鋰電池,還有電動自行車上的鉛酸電池和工業蓄能中電池,甚至科學上還有深空探測中的核電池

無疑這些電池都是現代科技的傑作,但無論哪種電池都有一個壽命,不是幾小時,了不起幾天,就是核電池也就幾十年,但筆者今天要給大家介紹一種持續供電180年之久的神秘電池,因為它從1840年被展出以來,一直為一個電鈴供電,按它的振動頻率來看,已經持續打鈴100億次!

牛津電鈴的電池,科學家一臉懵逼

在牛津大學的克拉倫登實驗室里有一個180多年前的老古董電鈴,被雙層玻璃封在一個封閉的空間中,但請不要以為這是個擺設,它是一個正在工作的電鈴,而且從1840年被購買以來,它一直就在正常工作,請注意,這個電鈴沒有任何電線接到外界,全部的能量來自於內部的兩個乾電池!

牛津電鈴的結構組成

這個神秘的電鈴結構非常簡單,兩個電池組成一個串聯的電堆,在兩個電池串聯正中位置懸掛一根細絲,末端吊著一個4毫米直徑的金屬球體,兩個電堆的另一端是半球形黃銅球體,也兼做撐腳,整體結構如下圖:

當小球碰到一個鈴鐺時,它會被乾電堆充電,然後又被靜電排斥,再另一個鈴鐺吸引,如此反覆形成周期約為2HZ震盪的敲鈴聲!每執行一個周期,只會有極其少量的電荷從一個鐘罩帶到另一個鐘罩,因此它非常省電!

但我們知道,只要不是永動機即使再省電它仍然是消耗能源的,而從1840年起,到2020年已經連續不斷敲響了180年,而有據可查的資料稱這個電鈴可能製造於1825年!

那麼從製造的那一天開始到現在,已經過去了205年,試想哪種設備可以用205年?加利福尼亞州利弗莫爾消防站里1901年被點亮的燈泡,持續亮了119年,人們都已經目瞪口呆,而這次卻是一個自供電的電鈴,因為這個電鈴的電源就是被封在玻璃罩內的兩個神秘電池!

到底是什麼電池,能用那麼久?

曾經有人將牛津電鈴作為永動機的典型,畢竟在外人看來,沒有什麼電池能達到連續工作205年之久,絕對超出了人類所能想像的範圍之外,但很明顯作為相信現代科學的科學家來說,永動機是不可能的!

牛津電鈴的電池利用的是靜電排斥吸引原理,因此這個電池是一個高壓電池,由於被熔融的硫塗覆以作絕緣,科學家看不到內部結構,另外由於拆卸擔心讓這個電鈴停止,因此也沒有人敢於承擔這個巨大的責任,因此到現在為止,科學家只能猜測這個電池的結構!

這種電池可能是贊伯尼電堆,這是朱塞佩·贊博尼在1812年發明的一種電池,贊伯尼電堆是一種靜電電池,由銀箔、鋅箔和紙的圓盤疊加構成,一個贊伯尼電堆可能有幾千個這樣圓盤疊加組成,然後在帶有端蓋的玻璃管中壓縮,並浸入熔融硫中進行絕緣!

每片圓片的電壓為0.8V,因此這個電池的電壓高達幾千伏,但它能提供的電流只有納安級別,它的內阻極大,即使短路也不會讓其燒毀,而是會逐漸消耗在內阻中!當然科學家並沒拆解電池,牛津電鈴中電池的結構仍然是個謎,關於電池結構的所有結論還是個猜測而已!

能參考改進下現代電池?

假設牛津電鈴的電池是贊伯尼電池,那麼答案是很明顯的,靜電電池不適合作為現代電子設備的電源,而且它那極高的電壓,極低的供電電流,成事不足敗事有餘,因為沒有一個電子設備能接受幾千伏電壓供電,它的出現只會將電子設備擊穿報廢!

延伸閱讀:現代電池的原理

現代應用最廣泛的有兩種電池,一種化學電池,另一種則是核電池,比如鉛酸電池、鋰電池或者液流電池等,都屬於化學能,原理則是電池內部進行氧化、還原等化學反應的結果,乾電池填充的則已經是還原反應用的材料,相當於已經用化學的方式充能了,使用時則是還原反應放電!

無論哪種化學電池,它都有一個自放電現象,也就是即使沒有用電,電池內部也在緩慢的進行放電,這就是電池儲存一段時間後就沒電的原因,無論是鉛酸電池還是鋰電池,都要進行適當的保養,比如隔三差五充個電,用一下電池等等!

還有一種則是利用放射性材料的衰變能產生電能,有兩種方式,一種是熱轉換,放射性衰變會產生熱能,利用熱電效應或者光電效應甚至廢熱推動斯特林發動機工作發電,還有一種則是非熱轉換,它利用衰變時候的電子直接發電,不涉及熱轉換。

熱轉換功率比較大,非熱轉換結構簡單,兩種都有優勢,比如後者可以裝進心臟起搏器,但很抱歉,無法給手機或者汽車供電,不是成本太高就是供電電流太小,它的用途仍然只是在特定場合,比如旅行者一號和二號探測器的電源,還有嫦娥四號月面過夜保溫的核電池等!

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