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核电池与核电站

2024-03-08 03:46 作者: 史峰 来源: 55274 次阅读

美国密苏里大学的一个能源研究团队对外宣布,他们开发出了一种超级电池,可以装到汽车上,其提供的电量可以让一辆汽车在不充电的状态下连续行驶数年。

在我们的印象里,电动汽车每天都是需要充电的,并且因为所存电量有限,电动汽车还常常无法长时间连续行驶。电池不耐用,是制约电动汽车发展的最大瓶颈。现在,居然有一种超级电池不充电可以让汽车连续行驶数年,这是一种什么电池?

这种超级电池的名字叫核电池!

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用核能发电,大家耳熟能详的是核电站,可现在蹦进耳朵的名字叫核电池呀!那么,核电池是不是一座微型化的核电站呢?要弄清楚核电池与核电站的区别,我们不妨看看核电站和核电池各自的发电原理吧。

让我们先来看核电站的发电原理。核电站是把放射性元素放进一个坚固的容器里,这些放射性元素在衰变的过程中会释放出大量热能,这些热能把水加热,形成高压水蒸气,水蒸气再推动发电机发电。看来,核电站的发电原理和火力发电站的发电原理是相似的,只不过火力发电站是用煤炭燃烧把水加热的,核电站则是利用原子能把水加热的。如果不考虑加热方式的区别,核电站也算火力发电站的一种。

让我们再来看核电池的发电原理。1818年,有位叫托马斯·约翰·塞贝克的物理学家在实验时发现了一个奇特的物理现象。他把两段不同的金属棒用导线连接起来,形成一个电路,然后把其中一个金属棒加热到较高的温度时,电路中就产生了电流。当时的物理学家都知道,当金属棒切割磁力线的时候,电路中就会产生电流,并把这种现象称为电磁效应,人们就是利用电磁效应发明发电机的。塞贝克加热金属棒而产生的电流并非基于切割磁力线,而是基于两根金属棒之间存在温度差。电路中两段金属棒因存在温度差而产生电流的现象就被称为热电效应。核电池是利用热电效应产生电流的。核电池的构造可以简单地描述如下:在一个密闭容器内放置两段半导体棒,用放射性元素包裹其中一段半导体棒,放射性元素会在衰变的过程中释放热量,把这段半导体棒加热,使其成为一段热棒;而另一段半导体棒没有被放射性元素包裹,没有热量来加热它,所以它会成为一段冷棒。核电池内的热棒和冷棒存在温度差,如果把这两段有温度差的半导体棒用导线连接起来形成电路,那么就会产生电流。

核电站用电磁效应发电,核电池用热电效应发电,这就是核电站和核电池的本质区别。

【科学探索】  

托马斯·约翰·塞贝克是德国物理学家。这位物理学家研究物理是个半路出家的人。起初他遵照父亲的人生规划,学习医学,成了一名出色的外科医生。但是从医并不是塞贝克的人生志趣,他更喜欢做物理实验,因此最终他丢掉了自己的医学本行,集中精力进行物理研究,结果在物理科学方面成果丰硕。塞贝克除了发现了热电效应之外,还第一个记录到太阳光照射在氯化银上出现的光谱现象,这个发现直接为彩色照相和全息照相创造了条件。塞贝克的研究成果告诉人们这样一个科学规则:兴趣是获得科学成就的先决条件。

【趣味链接】

古代人类通过自然现象发现了电,认识了电的力量,所以创造电或许是古代人类的一个梦想。在玛雅文化的金字塔内发掘出一些奇怪的东西,经过科学家辨认,发现这些东西原来是电池,并且是一些发电效能很高的电池。古代玛雅人留在金字塔里的电池让科学家们疑惑不解,因为按照当时的生产力水平,古代人是造不出这种高效电池的,所以有科学家推测,很可能是有外星人与古代人有接触,也许这些电池是外星人送给古代玛雅人的礼物吧!

初审:彭常凤

复审:成自来

终审:陈光中

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