以下文章經對話許可轉載，對話是一份報道最新研究的線上出版物。
讓我們以蒸汽朋克的精神開始，想象一個嶄新的、不同的過去。一個與我們現在所擁有的略有不同的過去。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。 透過購買訂閱，您將有助於確保未來能夠繼續講述關於塑造我們今天世界的發現和思想的具有影響力的故事。
歡迎來到1867年。維多利亞時代正值鼎盛時期，一個新的、強大且富有的中產階級正在尋找用他們的現金做些什麼。城鎮和城市似乎每天都在變得更大，隨著新建築物的出現，地平線煥然一新。
然而，城市景觀的一個方面從未改變。無論你走到哪裡，都會看到巨大的煤氣罐，它們近20年來一直是城市景觀的固定特徵。它們充滿了氫氣，氫氣對於執行燃料電池——或者像維多利亞時代的人們稱之為氣體電池——至關重要，而燃料電池對於經濟和為日常生活供能至關重要。
在這個想象的和真實的過去中，氣體電池都是在1842年由一位來自當時威爾士斯旺西鎮的年輕威爾士人威廉·羅伯特·格羅夫發明的。這是一種革命性的裝置，因為它沒有像普通電池那樣使用昂貴的化學物質來發電，而是使用了常見的氣體——氧氣和氫氣。
然而，在這個時間線中，與我們自己的時間線不同，在20年內，這位威爾士科學家的驚人發明迎來了一場新的工業和文化革命。
我們想象的場景是大英帝國新的電氣時代。在道路和鐵路上行駛的無馬 carriage 都由來自氣體電池組的電力驅動。生產廉價商品的工廠和棉紡廠中的機器也是如此，這些廉價商品是英國日益增長的財富的來源。對煤炭的需求，以生產執行氣體電池所需的氫氣，已經改變了像格羅夫自己的南威爾士這樣的地方，那裡的煤田被擴大以滿足對更多電力的無止境的需求。
中產階級家庭透過管道網路連線到那些煤氣罐，管道網路供應作為燃料所需的氫氣，以執行各種方便的電器裝置。用於洗衣服和洗碗的機器使家政服務人員的工作量增加了兩倍，因為它們改變了僱主對日常衛生的期望。有清潔地板和傢俱的機器。電烤箱正在快速取代更時尚住宅中的傳統廚房灶臺。氣體電池還驅動著魔術燈籠，為中產階級家庭在每天晚餐後提供娛樂。
當然，這一切都沒有真正發生。在過去150年左右的時間裡，能源的真實歷史，以及依賴於能源的文化，一直相當不同。 為19世紀和20世紀經濟提供動力的是煤炭和石油，而不是氫氣。
一個奇特的伏打電堆
氣體電池的真實歷史始於1842年10月，當時新被任命為倫敦學院實驗哲學教授的格羅夫， 給 皇家學會的化學家和物理學家邁克爾·法拉第寫了一份簡短的筆記。
“我剛剛完成了一個奇特的伏打電堆，我想你會想看看，”他寫道。 該儀器“由氧氣和氫氣的交替容器組成，氧氣和氫氣都透過鉑箔，以便浸入裝有硫酸酸化水的單獨容器中。”
正如格羅夫向法拉第描述的那樣，效果令人震驚：“透過60次交替，我感到一陣不適的電擊，不僅分解了碘化鉀，而且非常明顯地分解了水，以至於從每個電極都升起一股連續的細小氣泡”。格羅夫發明了一種電池，可以將氫氣和氧氣轉化為電和水。
1842年，格羅夫正忙於在都市科學界揚名立萬。他於1811年出生於斯旺西商業和公共生活中的一個顯赫家族，並在一個普遍理解科學的重要性和效用的世界中長大。格羅夫的鄰居包括著名的實業家，包括陶器製造商和植物學家 劉易斯·韋斯頓·迪倫 和約翰·亨利·維維安——一位實業家和政治家——他們也是皇家學會的會員。
格羅夫在牛津大學佈雷齊諾斯學院學習，之後前往倫敦準備從事法律職業。在那裡，他成為皇家學會的成員，很明顯，從那時起，他開始成為一名活躍的電氣實驗者。
經濟型電池
這時，格羅夫最早的一些科學工作開始出現。1838年，他向學會做了一個講座，描述了他發明的一種新電池：“格羅夫先生髮明的經濟型電池，由鐵片和薄木板交替製成，例如制帽匠使用的那種”。
這種對經濟性的強調是一個主題，它將在他一年後開發的強大的硝酸電池的工作中再次出現——這導致了他前面提到的被任命為教授和皇家學會會員——以及他在氣體電池方面的工作。
格羅夫在給《哲學雜誌》的一封信中描述了該電池“透過適當的佈置，每分鐘釋放六立方英寸的混合氣體，將七英寸長的直徑為1/40英寸的鉑絲加熱到鮮紅色，用美麗的閃爍燃燒直徑相似的針頭，並按比例影響磁鐵”。這是一種典型的電池功率演示方式。科學家們會展示它是如何將水分解成其組成氣體，使電線發光，或驅動電磁鐵的。
重要的是，格羅夫還接著說，“由於在不久的將來，伏打電很可能成為一種有用的交通工具，因此電池的佈置方式（以便在最小的空間內產生最大的功率）變得重要”。事實上，在格羅夫宣佈他的發明後不久，德國出生的工程師莫里茨·赫爾曼·馮·雅各比就使用一組格羅夫的電池在聖彼得堡的涅瓦河上驅動了一艘電磁 motor boat。這項技術後來被美國電報業廣泛使用。
生於必要
格羅夫在使電池更高效和經濟方面持續不斷的工作直接導致了氣體電池的誕生，氣體電池後來成為了現代燃料電池的先驅。他想弄清楚在透過化學反應發電的過程中究竟發生了什麼。
它表明“氣體在結合並獲得液態形式時，會釋放出足夠的力量來分解類似的液體並使其獲得氣態形式”。對於格羅夫來說，這是“電池最有趣的效果；它展示了自然力相互關聯的如此美麗的例子”。
氣體電池為格羅夫提出的關於力的相互關係的理論提供了有力的證據，他幾年後在他的文章《論物理力的相關性》中描述了該理論。他在文章中認為
構成實驗物理學主要物件的各種無形因素或物質的屬性，即熱、光、電、磁、化學親和力和運動，都是相互關聯的，或者具有相互依賴性。抽象地看，它們都不能說是其他因素的本質或直接原因，但任何一個因素都可以作為一種力，產生或轉化為另一種因素，例如熱可以直接或間接地產生電，電可以產生熱；其餘的也是如此。
換句話說，力是可以互換的，並且可以操縱任何一種力來產生其他力。
但是實用性和實際功率呢？格羅夫顯然相信，他的許多同時代人——包括電磁鐵的發明者威廉·斯特金——也相信，未來是電氣的。用不了多久，像雅各比在涅瓦河上的船上使用的那種電磁發動機就會取代蒸汽機。這只是找到用於該目的的正確且最經濟的發電方式的問題。
正如格羅夫在1866年英國科學促進協會的一次會議上所說，如果
如果我們不使用鋅和酸等製成品或產物，而是可以將廉價且豐富的原材料燃燒中活躍的全部化學力轉化為電能……我們就應該獲得最偉大的實際需求之一，並且擁有在各方面都優於蒸汽機的適用性的機械動力。
目前，我們還遠未看到一種實用的方法來取代煤田這個力量的糧倉；但是我們可以有信心地依賴於發明，在這種情況下，就像在其他情況下一樣，當必要性出現時，發明就應運而生。
然而，他清楚地表明，實現這個特殊的夢想不是他的問題：“為我們第十代的後代提供取暖住所或驅動機車的手段似乎是一種過度精細的敏感性”。
一個新的過去
格羅夫當然沒有嘗試將他的氣體電池變成一種經濟的裝置，但像許多維多利亞時代的人一樣，他喜歡展望未來並將他的技術放在那裡。在許多方面，正是像格羅夫這樣的維多利亞時代的人發明了我們現在如此熟悉的將未來視為另一個國家的觀點。他們的未來將是一個充滿新技術的國家——尤其是電氣技術的國家。
到1896年格羅夫去世時，評論員們預言了一個電力無所不能的未來。電力將為交通系統提供動力。電力將種植農作物。電力將提供娛樂。電力將贏得戰爭。似乎不可能在不提及電力將帶來的未來的情況下談論電力。
所有這一切都巧妙地將我們帶回到格羅夫和氣體電池的新過去，我們的未來技術可能會實現這個過去。如果新的和清潔的電氣技術的未來——當今燃料電池的當代推廣者正在向我們提供的——真的實現了，那麼關於一位基本上被遺忘的威爾士科學家的一個奇特的小發明的晦澀故事將成為一部史詩般的科技史。
如果那個未來真的到來，它將改變我們的過去。它將改變我們理解維多利亞時代技術歷史的方式，以及維多利亞時代的人們使用這些技術來講述關於他們未來自我的故事的方式。我們不應忘記，我們仍然以與他們相同的方式塑造我們自己預測的未來。我們以同樣的方式將我們當代技術的點滴推斷到未來。
在這種情況下，推測為什麼特定型別的技術會帶來美好的未來，而另一些技術顯然不會，這很有趣。在19世紀末，氣體電池顯然在許多人看來不像是一項好的未來製造技術。但現在看來是了。