
【医】 voltaic pile
【医】 voltaic electricity; voltaism
pile; heap; stack; crowd
【计】 heap
【医】 herd; pile
伏打电堆(Voltaic Pile)是意大利物理学家亚历山德罗·伏特(Alessandro Volta)于1800年发明的首个可稳定产生电流的化学电源装置。其核心原理基于不同金属间的电化学势差,通过串联多层金属与电解液单元实现电压叠加。
伏打电堆由交替堆叠的锌(Zn)和铜(Cu)金属圆盘构成,每对金属之间夹有浸透盐水或稀酸的布片作为电解质介质。这种多层结构使单个电偶(约0.76V)的电压逐级累加,例如30层电堆可输出约20V电压。
锌作为阳极发生氧化反应:
$$
text{Zn} rightarrow text{Zn}^{2+} + 2e^-
$$
铜作为阴极促进氢离子还原:
$$
2text{H}^+ + 2e^- rightarrow text{H}_2↑
$$
电子通过外部电路从锌流向铜,形成持续电流。
伏打电堆的诞生标志着人类首次实现可控电流输出,直接推动了电磁学、电化学等领域的实验研究,并为后续电池技术奠定基础。英国皇家学会官网档案显示,伏特的研究成果于1800年正式发表后,迅速引发科学界对电能应用的热潮。
参考资料:
伏打电堆是意大利科学家亚历山德罗·伏特(Alessandro Volta)于1800年发明的世界上首个化学电源装置,标志着人类首次实现稳定电流的持续输出。以下是其核心要点:
伏打电堆由多层银(或铜)和锌的金属圆片交替堆叠组成,每对金属片之间夹有浸透盐水或稀酸的纸板/布料作为电解质。不同金属接触时因电位差产生电压,锌作为活泼金属释放电子,银(或铜)作为惰性金属接收电子,通过外部电路形成电流。
受生物学家伽伐尼“青蛙腿实验”启发(发现金属接触生物组织引发抽搐),伏打质疑“动物电”理论,转而研究金属间的电效应,最终通过实验验证了金属接触产生电流的规律。
早期伏打电堆存在电流衰减快的问题,因金属腐蚀和极化反应导致效率下降。这一缺陷后来通过改进电解质和电极材料逐步解决。
被视为现代干电池的原型,其“异种金属+电解质”的设计理念沿用至今。例如,锌铜电池仍用于教学演示,而伏特(Volt)作为电压单位正是为纪念其贡献。
如需查看具体实验构造图或详细化学反应式,可参考搜狗百科和钜大锂电的原始资料。
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