改进蓄电池,他险些造就电动车时代
1899年夏天的一天,在美国罗琳公园的西橙研究所,科学家爱迪生主持了一个关于改进发电机的会议。
“这也是为了提供动力。既然发电机的研究没有进展,我们为什么不研究电池呢?”
爱迪生非常清楚,没有电,电灯、电话和电报等电器就会变成一堆废铁。当时,有两种主要的电力来源:电池和发电机。自从法拉第发明了发电机,世界各地的科学家都在努力改进发电机,以便将其应用于蓬勃发展的汽车工业,爱迪生也不例外。
"发电机可以把电动汽车开得很远,电池是不可能的."一个助手说。
"要是有一个能让电动汽车跑100英里的电池就好了!"爱迪生突然说道。
“那不可能。电池可以让电动汽车行驶五英里。”一名技术员说。
“没有什么是不可能的。让我们先研究一下蓄电池,发电机就会减速。”爱迪生摊开双手。
"我听说许多人研究过电池,但他们都失败了。"技术员继续说道。
“失败正是我想要的。它和成功一样重要。只有当我知道所有做不好工作的方法后,我才能知道做好工作的方法。”爱迪生坚定地说。
美国发明之王爱迪生(网络图)
反复失败和战争的实验
爱迪生喜欢思考并将自己的想法付诸实践,这可能是他一生中拥有1000多项发明专利的主要原因。会后,他调整了自己的研究方向,决定发明一种可以长时间运行的电动汽车电池。
那时,电池已经有100年的历史了。公元1799年,英国伏打意外发明了湿电池。十八年后,英国科学家海勒森发明了干电池。1860年,法国科学家普朗特发明了一种叫做蓄电池的可充电电池。这种蓄电池在市场上很受欢迎,并已应用于火车和潜艇。但是在那个时候,它的缺点也很明显:虽然铅和硫酸发生化学反应来发电,但是电力非常有限;硫酸腐蚀性太强。当铅被腐蚀时,也是电耗尽的时候。
为了对症下药,爱迪生决定从两个方面着手,一是找到碱性溶液来代替电池中的酸性溶液;第二种是寻找一种或多种化学物质来代替铅,这种化学物质应该适合与碱性溶液发生化学反应。
说起来容易做起来难。从那时起,爱迪生就日夜忙于研究工作。一天,一个朋友来拜访爱迪生。爱迪生坐在实验室前面,桌子上放满了实验用的小电池。当时,测试失败了9000次。朋友遗憾地说:"如果你花了这么多努力,那就不是结果。"爱迪生笑着说,“有结果的。因此,我知道至少有成千上万种物质不能代替硫酸!”
每个实验应该准备大约400种不同大小的水、碱性溶液和其他液体,试剂杯是不够的。想到这一点,爱迪生简单地用一个开放的玻璃代替了它。由于反复颠倒,每次测试中至少有90%的开口玻璃必须打碎。实验失败后,助手沮丧地说:“亲爱的爱迪生先生,我们所有的眼镜都被打碎了。我们还能做什么?”爱迪生看着一堆玻璃碎片,坚定地说:“我们唯一能做的就是再弄400个打开的玻璃杯。去找我妻子,然后付钱!”
早期电动汽车充电(网络图)
爱迪生有非凡的能量。我不知道已经过了多少个日日夜夜,克服了多少困难。他终于在电池研究上找到了突破:用苛性钠(氢氧化钠)代替硫酸溶液,用镍和铁代替铅。
这种电池有三个优点:第一,不容易腐蚀;其次,它是抗震的;第三,延长了它的使用寿命。
连续转弯
不会太久。这种新型镍铁碱性蓄电池投放市场后不久,爱迪生就听说电池有泄漏。他坚决关闭工厂,停止生产,重新开始。
考试又进入了拉锯战。到1905年,爱迪生已经进行了10296次镍铁碱性电池测试。1906年和1907年又过去了,成功仍然遥遥无期。当妻子提议暂时放弃镍铁碱性电池的研究时,爱迪生摇摇头,坚定地说:“我得不到我需要的东西,我永远不会停止。”
1909年夏天,在第一次电池讨论会十年后,爱迪生带领团队最终克服了镍铁碱性电池的泄漏,发明了一种新型镍铁碱性电池。这种电池可以让汽车行驶100多英里。
新电池允许电动汽车行驶100英里(网络图)
上帝开了一个大玩笑。就在爱迪生决定大规模生产镍铁碱性电池的时候,营销人员在会上报告说,汽油精炼技术已经有了很大的改进,市场上的汽油短缺也有所缓解。与两相相比,汽油比镍铁碱性电池更适用于汽车。
就在爱迪生表达无助的时候,戏剧性的变化又发生了。镍铁碱性电池在市场上出现后,受到了商人的极大关注,因为世界上有太多的地方需要这种耐用电池。很快,矿工佩戴的灯、海洋浮标上的灯和铁路上的灯都使用了镍铁碱性电池。福特公司的老板亨利·福特向他的老朋友爱迪生下了一份特别订单,坚持要为T型车购买镍铁碱性电池的一部分。
从那以后,爱迪生把他的精力从电池研究转移到发电机改进上,但是电池开发的速度并没有减慢。
1971年,“太阳能光伏之父”奥维辛斯开发了一种金属氢化物镍电池,现在通常被称为镍氢电池。镍氢电池不仅生产成本低,而且容量大,环境污染小,将电池带入一个全新的时代。目前,市场上有20多种电池,镍铁碱性电池仍然占有一席之地。为了纪念这位辛勤的发明家,人们把镍铁碱性电池称为“爱迪生电池”。
不同类型的电池(网络图)
注:本文参考了《历史科学家传记》、《镍镉和镍氢电池发展》、《中国电池行业管理百科全书》、《百度百科全书》等资料。
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