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'''伏打电堆'''（{{lang|en|Voltaic pile}}），又名'''伏打堆'''，21世紀初，人們開始使用這個詞，這詞也廣泛地於各大實驗室使用，是最早能够连续向电路提供电流的[[化学]][[电池]]，由[[物理学家]][[亞歷山德羅·伏特]]发明并于1799年公布其实验成果。<ref name=Decker>{{cite encyclopedia |last=Decker |first=Franco |encyclopedia=Electrochemistry Encyclopedia |title=Volta and the 'Pile' |date=January 2005 |publisher=Case Western Reserve University |url=http://electrochem.cwru.edu/encycl/art-v01-volta.htm |archiveurl=https://web.archive.org/web/20120716205546/http://electrochem.cwru.edu/encycl/art-v01-volta.htm |archivedate=2012-07-16 |access-date=2020-08-15 |dead-url=yes }}</ref>

伏打电堆基于[[意大利]][[物理学家]][[路易吉·伽伐尼]]对死[[青蛙]]的腿部[[神经元]]和[[肌肉]]接触电火花时会产生[[电力]]的发现。1794年，伏打(伏特)证明将两种金属和浸有盐水的布或硬纸板排列在电路中会产生电流。1800年，伏打堆叠了几对交替的[[铜]]或[[银]]以及[[锌]]盘（电极），其中用浸有[[盐水]]（电解液）的布或纸板隔开，以增加[[电解质]]的电导率<ref name=Mottelay>{{cite book |title=Bibliographical History of Electricity and Magnetism |first=Paul Fleury |last=Mottelay |page=247 |url=https://books.google.com/books?id=9vzti90Q8i0C&pg=PA247 |isbn=978-1-4437-2844-7 |publisher=Read Books |year=2008 |edition=Reprint of 1892 |access-date=2020-08-15 |archive-date=2014-09-22 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140922191303/http://books.google.com/books?id=9vzti90Q8i0C&pg=PA247 |dead-url=no }}</ref> 。当顶部和底部触点通过导线连接时，[[电流]]流过伏打桩和连接导线。

==化学反应==
伏打电堆的强度以[[电动势]]（emf）表示，单位为[[伏特]]（V）。伏打的{{tsl|en|Contact electrification|接触电气化}}理论认为，两种金属之间的接触点会产生电流，而电动势会通过包含伏打电堆的电路驱动电流。他同时认为电解质（如盐水）并无显著意义。但是，化学家很快意识到，电解液中的水参与了伏打电堆的化学反应，并导致铜或银电极释放出[[氢气]]{{r|Decker}}。当电池通过外部电路提供电流时，锌阳极表面的金属锌被氧化并以带电离子（<chem>Zn2+</chem>）的形式溶解到电解质中，并在金属中留下2个带负电的电子（<chem>e-</chem>）。

阳极（[[氧化|氧化反应]]）：
: <chem>Zn -> Zn^2+ + 2e-</chem>

当锌进入电解质时，来自电解质的两个带正电的氢离子（<chem>H+</chem>）在铜阴极表面接受两个电子，被还原并形成不带电的氢分子（<chem>H2</chem>）。

阴极（[[还原|还原反应]]）：
: <chem>2H+ + 2e- -> H2</chem>

铜用来形成氢分子的电子是由将铜连接到锌的外部导线或电路组成的。还原反应在铜表面形成的氢分子最终以氢气气泡的形式逃逸。

可以观察到，整体电化学反应不会立即涉及与铜阴极相对应的电化学偶<chem>Cu2+/Cu</chem>。因此铜金属盘在此仅充当用于电子在电路中传输的“化学惰性”贵金属导体，而不化学参与水相中的反应。体系中的铜电极可用其他惰性更强的贵金属导体（如银、铂、不锈钢和石墨等）代替。

总反应：
: <chem>Zn + 2H+ -> Zn^2+ + H2</chem>

当伏打电堆中没有电流时，每个由锌/电解质/铜组成的电池会与盐水电解质产生0.76[[伏特|V]]的电压。拥有六个单元的伏打电堆会产生4.56V的电动势。

==影响==
伏打电堆为随后的一系列发现及成果提供基础，包括1800年英国[[化学家]]威廉·尼科尔森和[[外科医师]]安东尼·卡莱尔[[水电解|将水电解]]为氧气和氢气，以及1807至1808年间英国化学家[[汉弗里·戴维]]对化学元素[[钠]]、[[钾]]、[[钙]]、[[硼]]、[[钡]]、[[锶]]和[[镁]]的发现及分离。整个19世纪的世界电力工业都由与伏打电堆相关的电池供电（例如[[锌铜电池]]和{{tsl|en|Grove cell|格罗夫电池}}），直到1870年代[[发电机]]问世。{{r|Decker}}<ref name=Russell>{{cite journal |title=Enterprise and electrolysis... |last=Russell |first=Colin |journal=Chemistry World |date=August 2003 |url=http://www.rsc.org/chemistryworld/Issues/2003/August/electrolysis.asp |access-date=2020-08-15 |archive-date=2016-03-03 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160303201557/http://www.rsc.org/chemistryworld/Issues/2003/August/electrolysis.asp |dead-url=no }}</ref>

<gallery>
File:VoltaBattery.JPG|[[義大利]][[亞歷山德羅·伏打#生平|伏打寺]](紀念伏打並展示相關文物的博物館)的伏打電堆原型
File:Volta batteries.jpg|伏打電堆
File:Voltaic_pile.svg|[[鋅銅電池|鋅銅]]伏打電堆的構造解析
</gallery>

==參見==
*[[鋅銅電池]] 
*[[電化電池|電化學電池]]
*[[伽凡尼電池|賈凡尼電池]]

==參考資料==
{{reflist|2}}

{{電池}}

{{DEFAULTSORT:Voltaic pile}}

[[Category:電池類型]]
[[Category:IEEE里程碑]]