《原电池的发展简史浅析》14000字【论文】

【内容摘要】科学技术的发展需要坚实的理论基础，对于专业人才的培养就是当前学科教育重要目标之一。尤其是在新世纪科学技术高速发展的背景下，现在最重要的事情就是要为社会培养有高素质高质量的人才，所以如何更好地去培养社会所需要的人才是当今的热点问题。在化学教育体制机制不断变革的基础上，对于化学发展史形成正确、系统、完整的认识，就变得极其重要。从原电池的出现，到发展至现在形成一套有效的理论体系，经历了科学家们复杂的研究和探索过程。本文对原电池的定义和理论进行研究，同时对原电池的发展历程进行讨论，通过早期发展、原电池的发明以及极化思想的提出等，形成原电池发展的整体框架。通过对原电池整体发展历程的回顾，可以看出，自伽伐尼发现电流现象至丹尼尔电池的发明，每一位科学家都具有学会观察、懂得比较、敢于质疑、富于想象等一些共同品质特征。【关键词】原电池；发展简史；学科素养；化学一、前言（一）选题背景及意义原电池是电池及电化学发展的基础，到了现在电池依然是非常重要的电源之一。电池的发明在电学史乃至在化学学史上都非常的重要。从1780年伽伐尼做了一项著名的实验——“蛙腿痉挛实验”再到1800年，伏打发明了第一部电池开始之后，原电池就开始发展起来，对全世界电池的发展具有极其重要的意义。本文利用近现代文献来梳理原电池的发展历史。此基础上，运用近代西方电池的发展流程为参照，对电池知识的形成历史进行了初步探讨，为梳理原电池的发展历史提供了非常有益补充。希望通过对原电池的发展历史的探索，能够让更多化学教师重视化学史的教育，尤其是在现在学生全面发展的要求下，不能是仅仅只关注到传播化学知识，要把化学史的教学渗透到化学课堂教育中，体会原汁原味的科研思路，科研方法，拓展视野、接触前沿，掌握最新科技发展趋势，激发学生学习化学的积极性主动性，培养学生的科学思维，更好的培养严谨求实的科学态度。提升学生的科学素养邱立明.高中化学实验教学的反思[J].高中生学习(师者),2013,1:32.，尤其是对于现在新一轮的高考改革，给化学学科的教育带来了严峻的挑战，通过学习化学史能够真正地邱立明.高中化学实验教学的反思[J].高中生学习(师者),2013,1:32.（二）文献综述原电池的出现及其飞速发展是电池发展史上乃至化学学科的历史发展上非常重要的成果之一，为化学学科的发展意义重大。电池自从出现的时候开始算起的时候，就有很多学者在多种多样的文献中不断地对其发展历史行程进行了详细的论述，并且将电池发展历史以文献的论述。比如：尤尔根(JiirgenGarche)等的《EncyclopediaofElectrochemicalPowerSources》，这本书是一本化学电源的著作。这本书中书写了西方电学包含西方原电池发展历史的具体内容，具体包括西方的伏打电堆的大致发展脉络等等，促进西方电学的发展。R·沃梅尔(R.Wormell)等的《ElectricityInTheServiceOfMan》，该书是一本关于电技术发展的著作。书中涉及原电池的应用，尤其是在电源的技术发展方面，详细地介绍了丹尼尔电池发展的技术资料。R·沃梅尔整合了近代西方关于丹尼尔电池的一些重要书籍文献，还对丹尼尔电池发展进行了深入的探讨。斯蒂芬·F·梅森(Stephen·F·Mason)的《自然科学史》(AHistoryofTheSciences)是一本关于自然科学的形成和发展的书籍，这本书中收集的历史资料相对完整，并且简明扼要的对各个时期各种各样的科技历史发展进行了阐述。此外，还有很多我国的教育学者对于原电池的发展进行了概述：比如庄国强的《干电池史话》，这篇学术期刊大致的梳理了电池的发展历程；李荻的《电化学原理》李荻.电化学原理[M].北京航空航天大学出版社,1989.其中有一部分适当地介绍了电化学科学的发展简史；胡化凯的《物理学史二十讲》李荻.电化学原理[M].北京航空航天大学出版社,1989.胡化凯.物理学史二十讲[M].中国科学技术大学出版社,2009.对于原电池的化学教育也有很多老师把化学史教育给运用到了化学学科的教学上。例如，江苏省教师——谢乐菊老师谢乐菊.谢乐菊.引导实验探究,渗透科学历史——《原电池》教学过程与分析[J].教育研究与评论(课堂观察),2017(04):73-77.通过以上的文献我们能看出西方和我国的科学技术史学家在近代出版了许许多多介绍电池知识的科技著作，通过这些早期文献可以更好地帮助我们了解原电池的发展历史，更好地去了解科学家们是怎么去探索，让原电池发展起来的，然后传到当代，更好的服务于社会的。但是这些文献大部分都只是截取了某一段时期的原电池发展，而没有对原电池的发展进行系统地梳理，并且对于现有的化学史研究没有将注意力集中在形成和发展的思维过程，而仅仅关注对化学史的简单罗列。这对于形成系统的化学科学历史发展思想相距甚远，尤其是对于现在在新高考模式下亟待要让学生要进行化学史的教学，而当前化学教师却在繁重的工作压力的情况下很少能够抽出时间来梳理化学史和深究其形成和发展的思维过程。因此本文对于化学中原电池的历史发展脉络进行初步梳理，希望能够通过本次梳理中渗透原电池形成和发展的思维过程，让化学教师能够将其使用到化学教学中去，让化学教师不仅仅是用到化学史，还要用活化学史，更好地帮助学生形成化学学科的基本素养。原电池在现代的基本概念与基本组成（一）原电池在现代的基本概念原电池在我们现代课本上的理论指的是利用自发氧化还原反应产生电流，把化学能转化为电能的装置甘孟瑜,曾政权,张云怀,曹渊,余丹梅,李泽全,法焕宝.大学化学[M].重庆大学出版社,201410：111.甘孟瑜,曾政权,张云怀,曹渊,余丹梅,李泽全,法焕宝.大学化学[M].重庆大学出版社,201410：111.（二）原电池的形成发展和改变最开始的时候哲学和自然科学还没有明确的分界线，我们都知道哲学中有一句话叫做“事物都是在矛盾中不断发展的”，在事物的发展中包括自然科学的发展中，哲学思维一直帮助我们启发对自然科学的探索。在原电池概念的形成发展和改变的过程中也有体现：就在远古的时候，人们就发现了雷电，但是当时碍于当时的社会技术情况，远古人无法真正地去了解电，不过人们在当时就已经开始思考自然科学，哲学与自然科学研究也就从此开始了。在近代，从德国葛利克制造了一种能发电的机器开始，很多人找到问题的开端：电到底是什么？它是怎么才能产生的？科学家们对于电充满了想象，也进行了很多科学研究，从皮卡特发现辉光到英国人豪克斯比重现雷电实验，然后荷兰的彼得·范·穆森布罗克思考一个问题：如何将电贮存和释放，带着这个问题，他制作出了“莱顿瓶”。1780年意大利的伽伐尼在一次偶然的情况下发现了青蛙腿会抽搐，正是因为他的发现并且深入思考，才能发现电流，帮助科学家们之后对原电池进行探究，也更好促进原电池的发展。在1791年，意大利的伏打对伽伐尼的电现象进行重复实验，并设计了“伏打电堆”，制造出了第一个人造原电池，并且开创了原电池研究的先河。“伏打电堆”刚刚起步，还有一些问题，然后就有很多科学家加入到解决问题的队伍中，里特改进了伏打电堆，并且提出了极化思想，而贝克勒尔改进了极化思想，并且制作了贝克勒尔电池，此后丹尼尔又对贝克勒尔电池进行了改造，解决了原电池出现的一些问题，带动更多科学家们去探究原电池，帮助了产生多种多样的原电池来回馈人类回馈自然。图１原电池的发展历程图（三）原电池在现代的基本组成图2所示为原电池的组成示意图，可以看到原电池中包含２个半电池、盐桥以及正（负）电极：图2原电池的组成示意图任何一个自发的氧化还原反应都可以组成原电池。原电池符号书写的规则有３个：①负极写明负号在左边，正极写明正号在右边，盐桥用双竖线表示；②半电池中两相界面用竖线分开，同相不同物种用逗号分开李佳佳,张拴,唐于平,郭惠,靳如意,龙旭,王李雯,孟庆华,张光辉,乐世俊,李小蓉.李佳佳,张拴,唐于平,郭惠,靳如意,龙旭,王李雯,孟庆华,张光辉,乐世俊,李小蓉.基于本科生科研意识培养的教学设计——以“原电池的原理及应用”为例[J].化学教育(中英文),2019,40(24):29-33.③溶液、气体要注明存在状态，纯液体、固体和气体写在惰性电极一边用逗号分开，写明状态ｓ、ｌ、ｇ李佳佳,张拴,唐于平,郭惠,靳如意,龙旭,王李雯,孟庆华,张光辉,乐世俊,李小蓉.李佳佳,张拴,唐于平,郭惠,靳如意,龙旭,王李雯,孟庆华,张光辉,乐世俊,李小蓉.基于本科生科研意识培养的教学设计——以“原电池的原理及应用”为例[J].化学教育(中英文),2019,40(24):29-33.例：(-)Zn|Zn2+(aq)||Cu2+(aq)|Cu(+)三、原电池的发展简史(一)原电池的早期发展雏形科学和哲学的发展总是息息相关。从古代人们发现雷电开始，人们就开始思考人类世界和自然世界的关系，而这也开始了社会哲学和自然科学相互发展的过程。而在十七世纪，世界上对于电的科学研究才刚刚开始拉开序幕。1663年，德国人葛利克（OttoVonGuerickc，1602-1686）建造了一台可以发电的机器。用手摩擦硫磺球会产生大量静电，这非常有效。1676年，善于观察和思考的法国人J.Picard（1620-1680）对一项实验感到惊讶，该实验表明，真空中的汞在玻璃墙上振动时会发光。1734年，法国物理学家杜菲（CharlesFrancoisdeSisterneyduFay，1693-1739年）根据平板玻璃的电和松香的电将电分为两种。第一个被称为“玻璃电”，第二个被称为“松香电”，不过只是仅仅是认识到这两个对象，而对其还没有形成完全的科学理论，如果没有科学理论那么发展就无从谈起。此后，美国科学家本杰明·富兰克林（1706-1790）通过一个著名的实验“风筝实验”，通过这个实验他证明了“自然中的雷电和实验中产生的经典相统一”的思想，并且富于想象的富兰克林通过引用当时数学的“正”和“负”确定出正电和负电，才能带动他想到正负这一概念，也真正地让世界电学的发展达到一个前所未有高度。而英国人浩克斯比（F.Hauksbee，1666-1713年）用玻璃球代替了硫磺球，并用皮革垫子代替了双手，善于发现浩克斯比的惊奇地发现，摩擦后产生的电荷继续转移到巨型金属上，就比如车身吴旭冉,贾志军,马洪运,廖斯达,王保国.吴旭冉,贾志军,马洪运,廖斯达,王保国.电化学应用(Ⅱ)——电化学电容器的发展与应用[J].储能科学与技术,2013,2(06):636-641.1746年，荷兰莱顿的物理学教授PetervanMuschenbroke（1692-1761）根据前人发现电的实践成果进行研究，他进行了一个思考：我们能不能把电来贮存起来并且为我们所用呢？带着这个思考新的认识，他进行了一系列的实验实践研究，最终通过他的不懈努力实践，他公开展示了自己发明的电容器，以保持瓶子的电荷完好无损（英）斯蒂芬.F.梅森著；周煦良等译.（英）斯蒂芬.F.梅森著；周煦良等译.自然科学史[M].上海：上海译文出版社.1980.448莱顿瓶是一种玻璃瓶，它的内部和外部都在收缩，并带有镀金层。并通过瓶销将金属棒插入瓶中，在顶部连接一个金属球，在底部连接一个金属链，使其与内部金属箔接触，进行电的存储和使用苏更林.苏更林.避雷针:挑战雷电威胁的利器[J].农村青少年科学探究,2011(03):8-9.莱顿瓶的原理主要是：当带电的物质跟莱顿瓶顶部连接一个金属球相接触的时候，带电体上的电荷就会顺着金属链条传到内部金属箔，这样子就能把电荷在莱顿瓶里面储存下来，当我们需要这些电荷的时候，只要再拿一个导体与金属球相连接，就可以再把电荷释放出来并且使用。这就是原电池的早期发展雏形，为以后原电池的发展打下了坚实的基础。图3“莱顿瓶”(二)原电池的发明历史过程1.伽伐尼电效应的发现历史过程如果真的要谈起原电池真正的发展历程，我们要了解的是在18世纪末电流的发现。电流的发现使电学研究达到了无法想象的高度，极大地促进了原电池的发明。这实际上是由于意大利博洛尼亚大学的LuigiGalvani教授（1737-1798）的功劳。学会通过观察生活和实验中的一些现象，是进行科学研究发展的开始，如果没有，则科学研究无从谈起，而观察如果不是在自然环境观察到的就是在实验环境观察到的，观察必须用到理论语言来描述出来。1780年，伽伐尼（Garvani）意外地用铜手术刀碰到了一只躺在铁板上的青蛙的腿。他认为那只死青蛙的腿颤抖了好几次，并且有微小的电流在流动。据说这是自然世界生物本身特有的自发流动梁宏.电池发展史[J].多媒体世界,2004(10):58-59.。这是一种新型的电学现象，这种新型现象不仅没让梁宏.电池发展史[J].多媒体世界,2004(10):58-59.之后，他做了一个对比试验：他将青蛙的腿放在金属板上，用金属丝刺穿小腿，另一端碰到金属板，并且青蛙的腿也局促起来，但是当把青蛙的腿穿上玻璃棒，放在玻璃板上的电线不起作用。当两种不同的金属（例如铜和铁以及铜和银）结合并触及两只死青蛙的肌肉时，身体就会剧烈伸展和抽筋。我们都知道懂得比较是揭开自然科学的神秘世界的重要支撑。而比较法是科学家们在科学研究经常使用到的一个方法，只有在自然科学研究中懂得比较结果，才能够有新的感悟，产生新的发现，更好的帮助构建科学认知。作为生物学家，他始终专注于肌肉和神经，因此他认为这不是大气电的影响。他称这种活液体为“动物电”或“生物电”张国顺.从“电妖鱼”到“燃料电池”[J].张国顺.从“电妖鱼”到“燃料电池”[J].学科教育,1995(02):40-41.修明磊.IHV教学模式在《元素周期表》教学中的应用研究[D].山东师范大学,2012.图4伽伐尼的青蛙实验RobertM.FerGuson.Electricity[M].LondonandEdinburgh:WilliamandRobertChambers,1866：2182.伏打电堆的发明伽伐尼关于“生物电”的论文发表后，引起电气，医学，化学和生物学界受到广泛关注。1791年，意大利帕维亚大学的物理学教授亚历山德罗·伏尔塔吉奥·安纳斯塔西娅·伏打（1745-1827）看了Galvanic的“生物电”实验，然后也对电产生了浓厚的兴趣，而我们都知道“兴趣是最好的老师”，正是因为有了兴趣伏打才能更好地去做实验，Volta重复了Galvanic的“生物电”实验，用实际实验再次证明了“生物电”的存在，因此在起初伏打开始时相信伽伐尼的见解是正确的，但是伏打也是一位善于思考的科学家，他在一次实验中感觉电不是出自于动物，在重复实验和研究后，他发现最终的“能源供应”与动物无关。他将两根弯曲的金属棒的一端插入嘴中，另一端连接眼睛上方，注意到触摸时有一种光的感觉。他还放入金币和银币在舌头上，如果用电线连接它们，可能会感到酸涩。经过一系列的实验后，伏打认为动力不是动物和肌肉，而是两种不同金属的接触。最近发现的原电池应称为“金属电”或“接触电”，而不是“动物电”林为民.科学的1000个瞬间:改变人类历史的发明与发现[M].北京出版社,2005：131林为民.科学的1000个瞬间:改变人类历史的发明与发现[M].北京出版社,2005：131锌-铅-锡-铁-铜-银-金-石墨如果任何一种金属在第一种带正电的金属上方且按其顺序接触，则它具有负电荷。他把一对对（50对左右）圆形的铜片和锌片互相叠起来，而且每一对铜、锌片之间隔以盐水浸湿的麻布片，并且用两条导线把顶面的锌片和底面的铜片焊接起来典史.电池的历史有多久[J].监督与选择,2004(07):43.，则两金属线端点间就会产生电压，而数量越多，性能越强；如果用白银替换板上的铜，则有正向影响。这就是“伏典史.电池的历史有多久[J].监督与选择,2004(07):43.在哲学中我们都知道事物之间相互影响、相互联系的，任何一件事物产生不是简简单单，无缘无故的，就像刚刚所描述的“伏打电堆”，伏打能制作出来绝对不是一次在偶然事件中发生的，而是伏打在平时的生活中善于观察并且善于思考，将思考应用于实践，伏打自身的努力固然重要，但是我们试想一下，如果没有伽伐尼电现象的发现，那么“伏打电堆”也是无法谈起。1800年，Volta向世界推出了其“电堆”。伏特运往装备过来演示，一位警官过来告诉他，等一下有人想见他。推开门，原来是拿破仑皇帝想接见他，说他所做的是科学的事业，并且伏特还获得了伯爵的头衔，并宣布被任命为意大利王国参议员。事物之间相互影响、相互联系的例子还有很多：伏特的发明发现对于电池的未来发展至关重要后面电压的单位用他的名字来命名，大卫使用电源发现了许多元素，法拉第利用电解定律发现了物理化学，并用新技术描述了电弧，例如电动机，这是现代科学的巨大发展，并且对现代科学的发展产生了刺激作用。图5伏打电堆的组成示意图RobertM.FerGuson.Electricity[M].LondonandEdinburgh:WilliamandRobertChambers,1866：178伏打电堆的构造如图5所示，伏打电堆由一块块锌铜原电池叠加而成，其中的锌板，它作为该电池的负极；其中的铜板，它作为该电池的正极，一块铜板和一块锌板相互交错焊接而成，聚在一起，积攒起来，让铜板面向一个方向，锌面向另一个方向；每个复合板之间有一块浸湿用普通盐或稀硫酸溶液的圆形毛布，起到电解液促进电子更好的流动的作用，其中竖着的一条黑色长条是固定棒，起到固定伏打电堆作用RobertM.FerGuson.Electricity[M].LondonandEdinburgh:WilliamandRobertChambers,1866：178RobertM.FerGuson.Electricity[M].LondonandEdinburgh:WilliamandRobertChambers,1866：178在结构上，伏打发现实际上是许许多多铜锌原电池的串联起来的，该电池的总电势是各个铜锌原电池的电动势之和R.Wormell.ElectricityInTheServiceOfR.Wormell.ElectricityInTheServiceOfMan[M].LONDONPARIS&MELBOURNE:CASSELL&COMPANY,1890：157伏打电池作为第一个电池，虽然还是有一些小问题，比如持续时间不够长，但是伏打电池作为第一个人工制作的原电池，具有里程碑式的意义，在原电池的发展历史长河中书写了浓墨重彩的一笔。3.极化思想的提出与改进事物是永恒向上持续发展的。伏打电堆的发明极大地促进了原电池的发展，不过作为一个刚刚起步的新兴事物，伏打电池还是有许许多多无法解决的实际问题，尤其是在当时社会即将进入快速发展阶段，这些实际问题必须要得到妥善解决才能更好地促进原电池的发展，就在这时，有很多人提出了各种各样的理论，希望能够解决这些问题，其中最具有代表性的就是极化思想。原电池中的极化思想真正源于电化学中的电解实验，始于威廉·尼科尔森（WilliamNicholson，1753-1815）和安东尼·卡莱尔（AnthonyCarlisle，1768-1840）。在1795-1796年，伏打已经很清晰地解释了伽伐尼电现象的原因，并且还使用了比较实验的方法，让当时的人接受了他的“接触电”学说。1800年，伏打（AlessandroVolta）写信给伦敦皇家学会主席约瑟夫·班克斯爵士（SirJosephBanks）宣布，这一点将在新的伏特“电堆”中找到陈晨星.半封信揭开电学帷幕[N].中国科学报,2020-04-02(008).01。西塞罗·尼科尔森（CiceroNicholson）读了伏打给班克斯的一封信。他们便引导了施电流于水的实验：使用36半克朗（crown）的银币和浸有盐水的锌盐薄片的半圆形硬纸板成为电极。气体立即就从电极上跑出，但是通过电解获得了1.1立方米的气体却花费了13个小时赵匡华.化学通史[M].高等教育出版社,1990.。不过令他们欣喜的是，产生的氧气和氢气的体积比一致，已被确定为氧气和氢气。之后有关此实验的报告《利用电池电解水》发表在1800年第4期《自然哲学、化学及工艺杂志》（《J.Natl.Phil，Chem》，1797年尼克尔森创办，这是第一份独立的科学杂志）上WilliamM.Sudduth.TheVoltaicPileandElectro-ChemicalTheoryin1800[J].Ambix,2013,27(1).，但是在当时发表的时候也出现一些问题，有人说他们剽窃了Volta的科研成果，不过他们没有因此气馁，而是尽自己最大努力进行辩解，在他们的不懈努力之下发表了《亚历山大·伏打先生的新的电装置或称伽伐尼装置的说明,以及用它所进行的实验陈晨星.半封信揭开电学帷幕[N].中国科学报,2020-04-02(008).01赵匡华.化学通史[M].高等教育出版社,1990.WilliamM.Sudduth.TheVoltaicPileandElectro-ChemicalTheoryin1800[J].Ambix,2013,27(1).刘劲生.关于尼科尔森电解水实验的补正[J].科学、技术与辩证法,1987(03):89-90.科学理论是通过真实的实验现象而表述出来的。在1803年，德国化学家里特（JohannWilhelmRitter，1776-1810）做了一个电解氯化钠溶液实验，在实验中，善于观察的他突然发现只要将电堆中的两个电极用导线连接之后，就能立马产生放电的现象，这个现象引起了里特的极大兴趣，他就立即进行再次实践，毕竟自然科学的发展离不开实践，只有实践才能出真知，只有实践才能更好地去检验自己的假说，最后通过大量的实验，他认为电解后的电堆能够瞬间有电流，他把这个电流称作“二次电流”。虽然在当时伏特的地位已经很高，没有人敢于去挑战他，但是他敢于去质疑，不畏强权，这也极大地促进了自然科学的发展，正是在敢于质疑中，原电池的秘密才能慢慢得被揭开，里特的敢于质疑为解开原电池的秘密指引了方向。图6里特和里特电堆图片来源：/sport/b722143/里特的这个理论一经出现，就得到了社会上的广泛关注，但是这个“二次电流”理论却给伏打的“接触电”学说当头一棒，这彻底让伏打感觉到了一些危险，然后他了解到柏尔采留斯的电化学二元说，柏尔采留斯指出在电池中溶液的盐被电流分解为碱（带正电荷）和酸（带负电荷）J.R.柏廷顿.化学简史[M].北京:商务印书馆，1979：165。伏打根据他的学说立即对自己的理论根据里特的学说进行了修改，为此他重新做了一次里特的实验，他认为里特的电解实验过程中出现了不同的“碱”和“酸”，而这些“碱J.R.柏廷顿.化学简史[M].北京:商务印书馆，1979：165Becquerel对“二次电流”效应的解释是真实的，并且在评估实验电解时，“二次电流”本质其实就是逆电解的过程乔辰光,姜红军.乔辰光,姜红军.贝克勒尔原电池极化思想辨析[J].咸阳师范学院学报,2019,34(04):72-77+99.贝克勒尔把里特地“二次电流”理论给完善起来，他透过“二次电流”现象看到了事物的本质，敢于提出自己的见解，而我们都知道自然科学是在求真务实，不断创新发展的，他指出在里特电堆中，电流会让不同电解质向电堆两极分化，并命名为“电极极化”乔辰光.原电池的实用化历程及晚清传入的电池知识研究[D].乔辰光.原电池的实用化历程及晚清传入的电池知识研究[D].内蒙古师范大学,2019.4.原电池反应本质的发现科学的发展首先是要提出一些问题，对于新生事物提出一些问题是非常重要的方法科学的发展需要每一位科学家的深入观察和思考，而原电池的本质的发现为原电池的发展起到了至关重要的作用，极大的促进了原电池的发展。在1824年，法拉第提到，沃拉斯顿（Wollaston）已经分解了硫酸铜溶液，两根细银丝与摩擦电机的一端进行连接，铜被沉积下来。Faraday证实了这一点，但是沉积下来的铜却很少。沃拉斯顿还指出，如果电流的方向相反，铜就会溶解并沉积在另一根电线上。法拉第后来证实了电火花的产生，电流计的偏转，磁化等一些电学现象，VanMarum和Pfaff用一个伏打电堆给一个“莱顿瓶”充电，Ritter演示了伏打电堆的两极电荷的吸引和排斥，而法拉第通过一根与电流计相连的湿绳子释放莱顿瓶中的电，他发现“电流的偏转力与通过的绝对电量成正比”，最终他的结论是:“化学力就像磁力一样，与通过的电的绝对数量成正比。”这个后来被称为“电解第一定律”的陈述出现在1832年12月15日的报纸上J.R.Partington.AHistoryofChemistryVolume4[M].NewYork:THEMACMILLANCOMPANYOFCANADALIMITEDTorontoSTMARTIN'SPRESS1NC,1964J.R.Partington.AHistoryofChemistryVolume4[M].NewYork:THEMACMILLANCOMPANYOFCANADALIMITEDTorontoSTMARTIN'SPRESS1NC,1964：114法拉第提到戴维在1802年发现“苛性钾和苏打在高温下变成液体时是电流导体”，但在1812年戴维又说:“目前还没有已知的流体，除了含有水，它能够成为金属或伏打装置的金属之间的连接介质。”法拉第描述了一个实验，在这个实验中，覆盖着一层水的硫酸镁溶液被分解，负极在水中。镁沉积在两种液体的结合处，而不在金属极处。这一解释由Daniell给出，镁被负极吸引，但在进入水中时，它与羟基离子结合并沉淀，氢离子自由释放，携带电流到负极，在那里它被沉积。而这也是对于原电池的本质的一个探索，也就是发生了电子转移，然后出现了离子，也就是氧化还原反应。5.贝克勒尔电池和丹尼尔电池贝克勒尔发现了“二次电流”效应又到了电极极化的现象，他认为“二次电流”是让伏打电池无法能够真正的持续时间较长的原因，而且如果不能及时解决，电池的发展也就无从谈起。因此，他开始着力研究怎样能够把“二次电流”给消除掉，以更好地让电池持续工作，发挥更大的效益。他通过多方细致地研究，善于比较的贝克勒尔通过比较伏打和里特的电堆，他惊奇地发现一个重要的问题，他们的电堆都是只有一种联通的电解质溶液，因此他做了一个非常大胆的假设：只要每个电池只要有一种电解质溶液并且联通，就能出现二次电流。发现了电池中性能不好的矛盾，那么怎样才能够把这个矛盾极力避免呢？这还需要我们科学家们的不懈努力。经过多次实验的实践，敢于创新的贝克勒尔在1829年，他对伏打电池进行了相应的改造：制作了一种可以由两种不同的溶液隔开以固律物质所组成的电池，从而消除了“二次电流”，这个电池可以以稳定的电压提供持续的电流。图7贝克勒尔电池的构造他把一个溶液部分用一个薄膜给分开成两个溶液部分，每一个溶液部分中都用完全相同的稀酸溶液，由于薄膜两侧的溶液相同，因此有科学家认为这个隔膜没有很大的意义，但是通过这个隔膜可以防止电池使用的时候产生的物质在电极的聚集，以此来更好地减弱极化效应，更好的防止“二次电流”的产生。因此能更好地促进电池的可持续使用，但是如想真正地去投入使用，还是远远不够的。善于观察的Becquerel在此实验中发现研究了有趣的现象。如果新电池为伏特液，则溶液中会浸入两片金属，暴露在阳光下，产生额外的伏打电势。这种现象称为“光伏效应”葛彤彤.基于变步长自适应控制的小功率光伏并网发电系统设计研究[D].葛彤彤.基于变步长自适应控制的小功率光伏并网发电系统设计研究[D].辽宁石油化工大学,2019.1836年，英国物理学家约翰·丹尼尔（JohnDaniell，1790-1845）为了更好地去解决贝克勒尔电池产生的“二次电流”问题，也对原电池进行了相应改造。科学的发展就是敢于探索，不断螺旋上升的过程。丹尼尔根据贝克勒尔的想法，又产生了一个新的想法，除了两种不同的溶液，他还想把锌铜原电池中的锌铜电极给相互分开，以阻止锌在铜电极上析出。图8单个丹尼尔电池和多个丹尼尔电池串联R.Wormell.ElectricityInTheServiceOfMan[M].LONDONPARIS&MELBOURNE:CASSELL&COMPANY,1890：170丹尼尔电池结构如图8所示：其中b是铜罐，它包含饱和铜的硫酸盐溶液，而图中的c是多孔的某种生物膜，该生物膜是由牛的食道的一部分组成的，电池盒的中间有一个锌瓶，该锌瓶与负极相连。密闭的多孔小室中的液体是稀硫酸，这种液体的高度在实验中可以用肉眼看出来，并且多余的酸可以通过管g流走，防止对电池造成腐蚀，损坏电池寿命R.Wormell.ElectricityInTheServiceOfR.Wormell.ElectricityInTheServiceOfMan[M].LONDONPARIS&MELBOURNE:CASSELL&COMPANY,1890：170丹尼尔电池的内部和外部电池，由多孔隔板隔开；铜和锌是金属。铜不会浪费，因此可能用于外层电池，这个多孔陶瓷可以是无釉多孔陶瓷，也可以是羊皮纸，甚至牛皮纸等一些材料。当锌被放置在内电池中，铜板形成外部容器，内部电池中的液体是稀硫酸，外电池中是硫酸铜溶液。这个溶液最好是饱和的，当电流被切断时的动作流动过程如下：锌溶于稀释的H2SO4，形成ZnSO4，然而，氢的自由原子并没有到达铜，被交给多孔细胞，他们通过，他们取代了硫酸铜中的铜R.Wormell.ElectricityInTheServiceOfR.Wormell.ElectricityInTheServiceOfMan[M].LONDONPARIS&MELBOURNE:CASSELL&COMPANY,1890：171而在串联的丹尼尔电池中，铜棒c下陷。铜带着一个小筛子，用来装铜的硫酸盐晶体，每根铜棒与下一根锌棒相连通过一根金属丝a制成的圆筒，这么连接起来也能够更好地对电池进行去极化。6.碱性锌锰电池的发展史此后科学家们对电池的研究出现了一个前所未有的高度，有许许多多的科学家开始投身于电池的研究之中，并且产生了各种各样的原电池，其中最具有代表性的就是碱性锌锰电池。1868年，法国列克兰乔治（George）在圆筒区域内推入二氧化锰粉末，将炭棒作为电池的正极，将锌棒插入由氯化铵（NH4Cl）水溶液组成的溶液中作电池的负极，并且把这些都装在一个玻璃瓶，这样一块锌锰电池就大功告成。1886年，俄国科学家约翰·H·杰拉德·盖斯（JohnH.GerardHessGermany）（1802-1850）尝试将氯化铵水溶液改为使用成氯化铵，氯化锌（ZnCl2），石膏和水的水性糊剂，并把锌片制作成圆筒状作该电池的容器，石蜡用来封口。此后不久，使用淀粉作为电解质溶液中的胶凝剂，使其更易携带刘国樑.PbO_2的制备及其对MnO_2电极的改性作用[D].北京化工大学,2007.刘国樑.PbO_2的制备及其对MnO_2电极的改性作用[D].北京化工大学,2007.图9圆筒形碱性锌锰干电池示意图木村俊明,潘纪青.圆筒形碱性锌锰电池[J].电池,1984(01):30-37.在1923年，乙炔黑粉石墨被一些科学家用来将容量提高40％至50％。1945年，在成堆的炉渣流中使用电解二氧化锰仍然是性能更好的锰电池。但是随着当时工业的急速发展，在当时的普通碱性锌锰电池是无法满足市场需求的。直到1950年，科学家们才在锌锰干电池的基础上成功研制出碱性锌锰电池。锌作为负极，电解二氧化锰作为正极，并使用诸如KOH水溶液之类的电解液。即使在大电流时间相对较长的情况下，这种新型大容量电池可以不间断地放电。但是，由于最近开始使用碱性锰电池，因此还需要控制负极中的锌粉量。因此，当时电池中的汞含量很高，所以社会上又在大力发展无汞电池伍祥武,黄小珂.伍祥武,黄小珂.铟代汞碱性电池前景良好[J].中国金属通报,2010(25):18-19.7.各种各样的新型电池现在在环境日趋恶化的情况下，科学家现在又开始不断地去开发新型高性能，环保，无污染的电池环保产品，包括金属氢化物，比如：金属氢化物镍\t"/item/%E7%BB%BF%E8%89%B2%E7%8E%AF%E4%BF%9D%E7%94%B5%E6%B1%A0/_blank"蓄电池，利用太阳能进行光电转换的太阳电池和光伏发电电池等等陈景贵.跨入新世纪的中国新型绿色电池工业[J].陈景贵.跨入新世纪的中国新型绿色电池工业[J].电源技术,2000(01):3-8+32.图10太阳能电池8.从原电池的发展过程感受科学家思维我们都知道任何事物的发展不是简简单单，一蹴而就的，而是科学家们的共同努力和不懈追求，从古时候人们发现电到现在出现了各种各样的电池，再到现在出现了各种各样的新型电池，都时时刻刻体现了科学家的思维发展。3.8.1善于观察思考学会观察是科学研究发展的开始，就像法国物理学家杜菲在没有形成完全的电学科学理论的情况下善于观察发现平板玻璃的电和松香电，善于观察的浩克斯比在实验中惊奇地发现电荷可以在金属上，并且提出电荷是可以存在于金属上的一个重要理论，而Muschenbroke继承浩克斯比的成果，善于思考，提出了一个很重要的问题：能不能把电来贮存起来并且为我们所用呢？带着这个问题他制作出了莱顿瓶。善于观察伽伐尼在意外发现青蛙“生物电”现象，假如没有他细致的观察，怎么会有后面的发展呢？而对电学充满兴趣的伏打思考继承伽伐尼的“生物电”现象，并且通过实验细致缜密的思考出青蛙的电实际上跟青蛙是没有关系的，并且制作出了第一块人工制造的电池——伏打电池。而法拉第对于原电池的本质也进行了一定的思考，对于莱顿瓶放电的实验得出“电解第一定律”，而且最后丹尼尔也对于电池中一些问题的进行了解释，对原电池的本质进行了适当的探索，给原电池和氧化还原反应搭建了一个桥梁。贝克勒尔通过自己的贝克勒尔电池发现了“光伏效应”，极大地促进了现代太阳能电池的发展。3.8.2勇于实践光有观察思考是远远不够的，并且我们都知道化学是一门以实验为基础的学科，因此还需要大量反复的实践。因为通过实践才能出真知，理论的产生一定要通过实践的检验。美国科学家富兰克林做了一个“风筝实验”，这个实验非常危险，毕竟大家都知道用风筝跟雷电玩，这是要命的，但是富兰克林为了做成实验，不怕危险，还是毅然决然的去做这个实验，才能让电出现在科学家的眼中，让电真正的出现在人类的视野中。伏打对伽伐尼“生物电”现象提出了不同的见解，最后通过大量的实验对伽伐尼的实验进行了进一步的解释，并且根据实际的需要做出了伏打电池。里特对于伏打电池出现的现象进行了大量的实验，做出了“里特电堆”，揭示了“二次电流”，慢慢揭开原电池神秘的面纱，为原电池的发展指明了方向。3.8.3勤于在比较中发现矛盾事物是不断在矛盾中发展的，正是因为科学家们勤于在比较中发现矛盾，因此才能够发现问题，更好地促进原电池的发展，服务于社会。就像美国科学家富兰克林通过事物的矛盾，引用了“正”和“负”确定出正电和负电的概念，伽伐尼对于“生物电”现象做了对比实验，通过对比实验发现矛盾，得出电流存在的具体位置的结论。伏打做出了第一部原电池，但是也出现了问题，这也就是原电池发展出现的矛盾，之后就出现了许许多多的理论：伏打的“接触电”学说、里特的“二次电流”理论、柏尔采留斯的电化学二元说等等，这些学说也是促进了原电池的发展。事物的发展具有两面性，我们要一分为二地去看待问题，取其精华去其糟粕，虽然各种各样的电池给我们的生活带来了巨大的便利，但是这些电池也给我们的生活带来了巨大的困扰，因此促进了科学家们对于各种各样的绿色电池的研究，让我们的生活更加美好。四、对当前化学原电池的教育的思考和展望原电池的飞速发展给我们生活带来了巨大的便利，以至于即使到了现在原电池也是科学家们关注的焦点之一，对化学学科的发展具有极其重要的意义，因此化学教师在课堂上教好学生原电池具有极其重要的意义，我们都知道兴趣是最好的老师，要想让学生真正地把原电池这部分内容给学好，给弄通，就必须要激发他们学习原电池知识的积极性和主动性，那么我们可以通过教给学生原电池的发展历史来让学生更好的探索，体验科学家们是如何在前期遇到困难的过程中一步一步地去解决去完善的。当今社会快速发展，在各个领域都是如此需要高精尖人才。因此对于人才的培养，是当今社会的热门话题，在有关促进中国改革的教育科学领域中，新的高考开始逐渐纠正了这一问题，越来越多的地方开始实行有选择的科目进行高考，但是通过调查发现选学化学学科的同学只占少数沈玉红.新高考模式下化学学科的出路——以江苏省高中首批选考学生为例[J].沈玉红.新高考模式下化学学科的出路——以江苏省高中首批选考学生为例[J].中小学教师培训,2020(07):67-70.在课堂上，化学老师为了让学生对化学的历史有一个很好的了解，也想了很多主意，不过绝大部分还是只仅仅停留在对化学历史的简单介绍上，而不是介绍化学家在这过程中遇到了哪些困难并且如何去解决的，因而无法真正的提高学生的事物是普遍联系、永恒发展的等一些哲学思想，以致无法帮助学生树立起化学学科探究思想。因此在今后，希望能改善化学史教学模式，加强对于化学史的校本开发，对于化学历史的研究中，关于该主题的不完善的材料需要深入研究和讨论，并且继续去深究科学家们探究化学学科的过程和体现的化学学科的思考本质，理论联系实际等一些素养，让学生真正了解化学学科发展的过程中出现一些不同看法并且发生思维碰撞的必要性，以更好地促进学会观察、懂得比较、敢于质疑、富于想象的化学学科素养品质汪佳文，赵文漪，黄天罡，蒋立科.自然科学的研究发展与哲学思维的产生形影相随[J].汪佳文，赵文漪，黄天罡，蒋立科.自然科学的研究发展与哲学思维的产生形影相随[J].教育教学论坛.2020,(14)：65-66.张娟.基于化学学科核心素养发展的化学史教学研究[D].江西师范大学,2018：55.参考文献（一）著作类RobertM.FerGuson.Electricity[M].LondonandEdinburgh:WilliamandRobertChambers,1866.R.Wormell.ElectricityInTheSer