【2019諾貝爾化學獎】鋰離子電池
【2019諾貝爾化學獎】鋰離子電池 譯者／蔡蘊明（…
電池
3D 有趣實驗:自製鋁空氣電池
3D 有趣實驗:自製鋁空氣電池
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授
前言
鋁箔上的鋁金屬碰到鹽水會氧化成為鋁離子放出電子，與備長炭中的氧氣接收電子發生還原變成氫氧根離子，鋁的氧化與氧的還原形成一個氧化還原反應，應由外部電路形成電池。在此裝置中，備長炭能導電當作電池的電極的一端，鋁箔紙能導電當作電極另一端，如此可以形成一個鋁空氣電池。
Al (s) + 3H2O (l) → Al(OH)3 (s)+ H2 (g) — (1)
4Al (s) + 6H2O (l) + 3O2 → 4Al(OH)3 (s) — (2)
實驗影片
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3D 有趣實驗:鋁箔銅幣電池
3D 有趣實驗:鋁箔銅幣電池
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授
前言
利用廚房鋁箔紙，以食鹽水浸濕過的廚房紙巾，與一元硬幣，就可以組成一個微型電池，讓音樂電子鈴發出聲響。實驗原理主要是鋁箔上的鋁發生氧化，形成鋁離子，而沾濕食鹽水中紙張中的水中的氫離子，還原成氫氣，放出電子，由銅那一端接受電子。因此，鋁箔銅幣電池，鋁箔為負極釋放電子，銅幣為正極接收電子，在銅幣端有氫氣生成。化學反應方程式如下:
2Al (s) + 6H2O (l) → 2Al(OH)3 (s) + 3H2 (g)
實驗影片
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儲能新選擇－「大黄」電池
儲能新選擇－「大黄」電池
國立臺灣大學科學教育發展中心特約編譯何政穎/國立臺灣大學科學教育發展中心陳藹然責任編輯
編譯來源：Science, 8 January 2014 “‘Rhubarb’ Battery Could Store Energy of Future”
「大黃」是多種蓼科大黃屬的多年生草本植物的合稱，在中國主要當成藥材使用。近來研究人員發現從大黃中可以分離出一種有機化合物作為新型「液流電池」的主成份，「大黃」電池或許會發展成新的儲能工具。
來自植物的能量!? 與大黃成份分子結構類似的有機化合物在新一代的「液流」電池中扮演關鍵的角色(Eliza Grinnell/哈佛大學工程與應用科學學院)
淺談電能儲存與液流電池的最新發展
淺談電能儲存與液流電池(flow batteries)的最新發展
國立臺灣大學化學系名譽教授蔡蘊明
現代的社會高度倚賴能量，其中最大宗的能源來自於天然氣、石油、以及煤這些自然資源。大自然透過上千萬或億年孕育出這些資源，而人類卻在工業革命之後的這短短數百年，就已經將之消耗到產生資源耗竭的危機，這些資源的耗費隨伴產生的污染也同時增加了環境沈重的負荷。替代的核能，看似消耗的自然資源不多，但所產生的輻射污染物亦是燙手山芋，潛在的核安問題更是爭論的焦點。太陽能以人類的歷史時軸來看，可稱永續，但如何有效的進行能量轉換，仍須很多的研究。與水利和風力發電一般，這幾種型態的能源，堪稱靠天吃飯，另具有地域性和電力的不穩定性，對環境的影響也並非沒有爭議。
常用電池的結構及其廢棄污染問題(Structures of Common Cells )
常用電池的結構及其廢棄污染問題(Structures of Common Cells )
台北縣私立淡江高級中學化學科賴亭吟老師/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
碳鋅電池
碳鋅電池的橫截面如下圖：
圖一
有機太陽能電池（Organic Solar Cell）
有機太陽能電池（Organic Solar Cell）
國立台灣師範大學化學系蕭全佑研究生/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
太陽能電池主要目的是將光能轉換成電能。而有機太陽能電池主要係以具有半導體性質之有機材料製作，其優點：（1）製造成本低（2）化合物結構可設計性（3）材料質輕（4）加工性能好（5）製造大面積的太陽能電池及大量生產（6）高吸光係數（7）具有可撓曲，半透明等特性。但目前亦有多項缺點待克服，如功率轉換效率低，載子遷移率低，高電阻，耐久性差等問題。
依有機材料不同特性，有機太陽能電池又可區分為（1）染料敏化太陽能電池（dye-sensitized solar cells，DSSC），1991年瑞士聯邦理工學院的M. Graumltzel教授的研究團隊，發明具光敏性質之染料吸附於半導體奈米多孔洞結構之TiO2電極，搭配具有氧化-還原性質(I– / I3-)之電解液，製作出光電轉換效率高達7 %之染料敏化太陽能電池，目前這種電池的光電轉換效率最高已超過 11%，其發展潛力備受矚目。（2）小分子有機太陽能電池（Molecular Solar Cells）。（3）高分子有機太陽能電池（polymer solar cells），1981 年時A. Takahashi研究團隊最早將共軛高分子材料使用於製作太陽能電池。目前高分子有機太陽能電池常用的材料為聚 3-己烷基噻吩（poly (3-hexylthiophene), P3HT） 聚合物半導體（p 型材料）、苯基-C61 丁酸甲酯 (phenyl-C61-butyric acid methylester, PCBM)（n 型材料）所組成。其做法是將這兩種有機半導體材料以溶劑溶解後進行混合，而後再塗佈到元件上。均勻混合後的 pn 介面面積能有效提高，增加激子被拆解的機會而提升電池效率。
太陽能電池（Solar Cell）
太陽能電池（Solar Cell） 國立彰化師範大…
鎳鎘電池（Nickel-cadmium Battery）
鎳鎘電池（Nickel-cadmium 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
鎳鎘電池是一種使用氫氧化亞鎳（Nickel oxyhydroxide；NiOOH）與金屬鎘（Cd）為電極的蓄電電池，最早於1899年由瑞典的的渥德莫‧甄格（Waldemar Jungner, 1869-1924）發明。在此之前，鉛酸電池是唯一能重複使用的蓄電池。其電池主要構造原理為：位於陽極的鎘和氫氧化鈉（NaOH）中的氫氧根離子（OH–）反應成氫氧化鎘，並附著在陽極上，同時產生電子；電子沿著電線至陰極，和陰極的氫氧化亞鎳反應形成氫氧化鎳(Ni(OH)2)，氫氧化鎳附著在陰極上。因為在陽極半反應中消耗掉的氫氧根離子，在陰極半反應中又產生，故氫氧化鈉溶液濃度不會隨著時間而下降。反應式如下：