水銀電池（Mercury Battery）

水銀電池（Mercury Battery）
國立台灣大學化學系黃俊誠博士/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

水銀或稱汞電池，形狀大小如一般的鈕扣，因此又稱鈕扣電池。它屬於不可充電的一次化學電池。雖說早在100年前便已熟知的氧化汞-鋅電池系統，但一直未被廣泛使用。1942年由金頂（Duracell）電池的創立者，山謬•魯本（Samuel Ruben）與Mallory公司於二次大戰期間共同開發出第一個放電平穩的水銀電池。和多數發明一樣，初期只使用在金屬探測器、軍需品與軍用無線電的手提電話等軍事用途上，到了戰後才逐漸被民間廣泛地使用，例如小型的電子裝置心臟起搏器（cardiac pacemaker）等。水銀電池壽命可長達十年之久，電壓約維持在1.35伏特。大多數電池的電位會隨電池放電而下降，尤其是到使用壽命的末期時這個現象會特別明顯，而水銀電池即使是在電池壽命即將終了之時，仍可保有穩定之電壓。但因其價格較高，且含汞，有環境汙染的問題，目前已減少使用，甚至有些國家已禁用。

水銀電池的陽極是由90%鋅粉與10%汞所組成，陰極則由純的氧化汞（mercury(II) oxide）或由氧化汞與氧化錳（manganese(II) oxide）的混合物所構成。氧化汞是非導體，所以會在陰極參雜一些石墨以利導電，另外石墨的參雜也可防止汞聚集成較大的顆粒。電池的陰陽兩極則由一層紙張或是其他浸泡在電解質中的孔洞材料，將其分開，所使用的電解質為氫氧化鈉或氫氧化鉀。在放電時，鋅被氧化成氧化鋅(zinc oxide)，氧化汞則被還原成汞元素。

陽極反應： Zn(s) + 2OH^– (aq) → ZnO(s) + H₂O(l) + 2e^–
陰極反應：HgO(s) + H₂O(l) + 2e^– → 2Hg(l) + 2OH^– (aq)
總反應：Zn(s) + HgO(s) → ZnO(s) + Hg(l)

有時電池內會多放入一些小量的氧化汞，其目在防止於電池壽命末期有氫氣釋出之虞。因汞對環境的汙染，所以後來的鈕扣電池的陰極由氧化銀（silver(I) oxide）來替代氧化汞，其電池反應式如下： Zn + Ag₂O → ZnO + 2Ag (電解質：NaOH或KOH) 銀電池（silver oxide battery 或 silver–zinc battery）放電所產生的電壓約為1.5伏特。因體積小，輕便，放電穩定，可長時間使用，且可存放一段長時間。因此常用於細小的儀器上，如石英錶，計算機，助聽器…等。

參考資料：
1. Mercury battery. http://en.wikipedia.org/wiki/Mercury_battery
2. Silver-oxide battery. http://en.wikipedia.org/wiki/Silver-oxide_battery