水果也能做电池

　　夏天到了，正是水果上市的时节。面对着琳琅满目的各种水果，普通青年说可以吃，文
艺青年说可以吟诗作赋，而技术宅则会说：可以做电池。
　　某知名半导体企业发布了一段视频，介绍了一款只需要三颗葡萄就能正常工作的低功
耗芯片。方法如下：把一块铜片和一块锌片插入葡萄里，两块金属片连上导线，就形成了一
颗电池，其中，铜片为正极、锌片为负极。将三颗葡萄电池按极性串联起来，就能驱动一些
低功耗的芯片、二极管、灯泡等器件了。不仅是葡萄，猕猴桃、荔枝、橙子、草莓

……各种多汁

水果，都是做电池的好材料。
　　原理何在

?一个简单的实验会给我们解释。取一杯稀硫酸，将铜片插入酸中，由于铜的

活泼性排在氢之后，不会有任何反应；将锌片插入酸中，锌会渐渐溶解，锌片表面有气泡
冒出，锌片微微发热。这个过程中，化学能被转化为了热能。
　　

LED(发光二极管)

　　

LED 即 Light Emitting Diode。LED 是一种能够将电能转化为光能的半导体，通用电气

公司于

1962 年推出。它采用电场发光，改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原

理。
　　同时将锌片和铜片插入硫酸但不接通，仍然是锌片渐渐溶解冒泡，铜片毫无反应。但是
如果用导线把铜片锌片接通，情况立刻发生了改变：锌片仍然在慢慢溶解，但是氢气泡却
从铜片上冒了出来。用万用表测试的话，会发现铜片和锌片间有电压和电流。这就是铜锌硫
酸原电池。
　　打个比喻，把锌看成农村，铜看成城市，电子看成农民。锌失去的外层电子变成了自由
电子，自由电子就可以随机在铜

——导线——锌这条路线上移动，正如改革开放后，从单

纯农业生产中解放出来的农民开始进城务工，他们就沿着公路

(导线)向城市移动。

　　移动的结果是铜带上了负电荷，锌带上了正电荷，铜锌之间渐渐产生了电势差，产生
的电场力阻止更多自由电子的到来。就像城市里的工作机会渐渐被先来的农民占据，对于后
来的农民来说，找工作变得越来越难，因此选择进城的农民就越来越少。直到某个时刻，城
里的工作岗位被完全占据，形成了一种均势，不再有新的农民进入城市

(实际上，电子的运

动仍然是有的，电势差带来的平衡是动态平衡

)。这个完全阻抑电子继续移动的电势差，就

是原电池电压的来源。
　　那么电流又是怎么来的呢

?铜这一极电子过多，就会与溶液中的氢离子结合，变成氢气。

就像务工农民劳碌一生，退休回乡了，这就留出了空缺的岗位，从农村

(锌)那边赶过来的

年轻农民

(新的自由电子)就奔向铜这一极，填补前辈留下的空缺。一代又一代自由电子生生

不息地补充之下，两极之间的电势差总是能够刚刚好保持住抑制电子继续运动的临界值，
直到泡在硫酸内的锌片消耗殆尽。这个过程里不断奔流的自由电子就构成了电流，由于负电
荷流入了铜这一极，也就等效于正电荷从铜流到锌，所以铜就成了电池的正极。
　　铜锌硫酸原电池产生的电压和电流都不大，很难在实际中应用，一般只有教师会拿它
教学生。不过这个原电池有很多变种，稍加改变就可以作为技术宅讨好女生的利器：正极的
铜可以由其他不活泼金属或非金属导体取代；锌可以由其他活泼金属取代；最重要的是，
硫酸可以用其他酸来取代。
　　许多水果都富含有机酸，例如葡萄含酒石酸、苹果含苹果酸、柠檬含柠檬酸。虽然这些酸
的酸性没有硫酸来得强，但是只要能电离出氢离子，就一样能当作电池的电解液，不过是
电流大小有些差异而已。各位读者，你们还在等什么

?赶快买个 LED，搞到金属片和导线，

抓起你手边的水果，向朋友们展示你的水果电池吧

!(欢迎各位 Geek 高手踊跃尝试，如果用

水果就能点亮发光二极管，欢迎给《科学

Fans》投稿!)

　　电池的发展史