能的轉換

電池的發明（The Invention of Battery）
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

出身於義大利的物理教授亞力山卓伏打（Alessandro Volta(1745~1827)）是第一位發展出化學電池的人。他在1800年發明了第一個電池稱為伏打電堆（Voltaic Pile） 如圖（一）。

燃料電池的歷史（History）
國立台灣師範大學化學系董騰元教授責任編輯

燃料電池的原理是德國的科學家Christian Friedrich Schonbein在1838年發現的，隔年的一月於哲學雜誌-”Philosophical Magazine”上公開發表。基於這個基礎上，1842年時，威爾斯(Welsh)的科學家-威廉-羅勃‧葛洛夫爵士(Sir William Robert Grove)發現將水的電解反應作逆向操作時可產生電能的現象，這是人們後來稱之為燃料電池的第一個裝置，當時他叫做氣體伏特電池(gas voltaic battery)。

鹼性燃料電池（AFC – alkaline fuel cell—Ⅱ）
國立中山大學董騰元教授責任編輯

因為中毒的影響，所以AFC的電解質設計有分靜態(static)與流動態(flowing)兩種。流動態電解質設計，氫氧化鉀溶液在電池中是可以流動，形成電解質循環迴路，氫氣則來自高壓鋼瓶，經過三通和調壓閥後形成循環系統，在氫電極生成的液態水蒸發至氫氣中，遷移到電池外的冷凝器，冷凝後再分離，回收利用，氫氣則再與由氫源來的純氫混合返回電池，陰極的氧化劑-空氣進入電池內前，務必先將二氧化碳去除掉，以防止碳酸鉀的產生，因為若氫氧根離子被碳酸根離子取代，氫氧化鉀濃度逐漸變小，會影響電池的效率。

鹼性燃料電池（AFC – alkaline fuel cell—Ⅰ）
國立中山大學董騰元教授責任編輯

鹼性燃料電池最有名的就是貝肯電池，它是英國的貝肯所發明的，後來更發展為被美國的NASA拿來應用於1960年中期的阿波羅一系列太空任務和太空梭中。鹼性燃料電池消耗氫氣和純氧，生成可以飲用的水、熱和電力。它是燃料電池中效率最高的，可高達70%。

鹼性燃料電池能夠產生電力是因為氫氣和氧氣藉由氧化還原反應而產生的。在陽極，氫氣進行氧化反應生成水和釋放出電子，電子沿著外電路流動，到達陰極，與氧氣進行還原反應，生成氫氧根，淨反應即是一個氧氣分子和二個氫氣分子反應生成二個水分子，同時產生電力和熱。
陽極: H2 + 2OH-  2H2O + 2e-
陰極: O2+2 H2O + 4e-4OH-
淨反應: O2+2 H2 2H2O

鹼性電池（Alkaline Battery)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

鹼性電池是鋅和二氧化錳反應的一種電池類型，與原來的碳鋅電池比較，兩者有相同的體積外型與電壓(差不多都是1.5伏特)，但是鹼性電池有比較高的能量密度，同時鹼性電池的電解質是採用鹼性的氫氧化鉀，不像碳鋅電池是酸性，所以它稱做鹼性電池。但若與鈕扣型的氧化銀電池比較，鹼性電池的能量密度就較低，使用壽命也較短。

鋅-空氣電池(Zinc-air battery)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

鋅-空氣電池是電化電池，它的電力是藉由空氣中的氧，氧化金屬鋅而產生的。這種電池有較高的能量密度(110 to 200Wh/kg or 400 to 720 kJ/kg)而成本上也比較不昂貴，常使用於助聽器方面，目前也有往應用於交通工具方面發展。

水和空氣中的氧在陰極反應形成氫氧根，氫氧根再擴散至鋅層(常混合著氫氧化鉀電解質成糊狀)與鋅形成Zn(OH)42-，並釋放出電子，Zn(OH)42-再形成氧化鋅、水和氫氧根，水又回到原系統中，重新循環，所以水只是扮演催化劑的角色。這個反應所產生的電壓最大值可達1.65伏特，不過可由減少空氣進入電池的流量使電壓值降至1.4〜1.35伏特，應用在助聽器的電池常常就是如此。空氣-鋅電池的反應式如下:
陽極:: Zn + 4OH– → Zn(OH)42– + 2e–
流體: Zn(OH)42– → ZnO + H2O + 2OH–
陰極: O2 + 2H2O + 4e– → 4OH–
全反應: 2Zn + O2 → 2ZnO

氧化銀電池（Silver-Oxide Battery）
國立中山大學董騰元教授責任編輯

氧化銀電池就是銀鋅電池(silver–zinc battery)。大部份是一次電池，但有些也可以應用於二次電池。氧化銀電池有很長的使用壽命和高能量輸出，但它的應用卻礙於銀的價格昂貴而受限，因此一般常做成鈕扣型或其他較小尺寸的型式，較大型的氧化銀電池曾應用於軍事方面，例如二次大戰後，美國海軍發展出的MarK 37魚雷及應用於Alfa 潛水艇。

小型一次電池之氧化銀電池的構造:以鋅做陽極(負極)，銀的氧化物做陰極(正極)，電解質是鹼性溶液，通常是氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH)。電池裡的化學反應式:
陽極:Zn + 4OH- Zn(OH)42- + 2e-
Zn(OH)42-  ZnO + H2O +2OH-
陰極: Ag2O＋H2O+ 2e-2Ag +2OH- (亦可以Ag2O與AgO的混合物為極)
淨反應: Zn＋Ag2O → ZnO＋2Ag