苯的共振能（Resonance Energy in Benzene）
苯的共振能（Resonance Energy in…
能量
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：
鉛蓄電池
鉛蓄電池 (Lead-acid Battery)
國立臺灣大學化學系黃俊誠博士/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
1829年法國物理學家貝克勒（Alexandre-Edmond Becquerel，1788-1878）製造出一個能稍微產生穩定電流的金-硫酸銅電池，他的學生蒲朗第（Gaston Planté，1834-1889）於1859年所發明世界上第一個實用的鉛蓄電池。剛開始由於初期的鉛蓄電池加工成型過程冗長難以大量生產，因而不受重視。直到1881年法國科學家福耳（Camille Alphonse Faure，1840-1898）將電池設計做了重大改進，把氧化鉛（Pb3O4）直接塗佈於鉛板上，才讓鉛蓄電池開始得以商業化。鉛蓄電池可在短時間內大量放電，且長時間放電電壓穩定，也沒有鹼性電池的記憶效應缺點。現今鉛蓄電池多用於汽、機車等交通工具，近年來更發展出各種不同用途，如可在水中和在低溫下使用的電池，更使其使用範圍增大，對我們愈來愈重要。
鎳氫電池（Nickel-metal Hydride Battery）
鎳氫電池（Nickel-metal Hydride 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
鎳氫電池（Nickel-metal Hydride Battery或Nickel-metal Hydride Cell）的縮寫為NiMH，以吸附式氫氣合金電極為陽極，取代鎳鎘電池中的鎘金屬，如同鎳鎘電池，其陰極電極為氫氧化亞鎳（Nickel oxyhydroxide；NiOOH）。（圖一）由於此合金可吸收高達本身體積100倍的氫，儲存能力極強。和鎳鎘電池相比，兩者皆為1.2伏特電壓；鎳氫電池的電池容量（Capacity）約為鎳鎘電池的2-3倍，具低記憶效應與高自放電（Self-discharge）特性，可在一小時內再充電，內阻較低，一般可進行500次至1000次的充放電循環。但是與鋰電池比較，鎳氫電池的體積能量密度較低，行放電較高，且較高的記憶效應。因為鎳氫電池不含鎘，並且無鎘重金屬污染之虞，被譽為最環保的電池。
鋰電池（Lithium Battery）
鋰電池（Lithium Battery）
國立臺灣大學化學系黃俊誠博士/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
鋰電池的研究最早是在1912年由Gilbert Newton Lewis開始進行鋰離子電池之研究，真正上市的第一顆鋰電池是在1970年上市，但是它不能重複充電使用，為一次性鋰電池。一次性鋰電池以金屬鋰為陽極，碘為陰極，碘化鋰為電解質。鋰電池早期用於心律調整器，可維持十幾年的壽命。其反應方程式如下：
陽極反應：2Li(s) + 2I–(aq) → 2LiI(s) + 2e–
陰極反應：I2(l) + 2e– → 2I–(s)
總反應：2Li(s) + I2(l) → 2LiI(s) 總電位 = 3.0 伏特
可重複使用鋰電池的開發是自1980年英國谷登拿（John B. Goodenough, ）教授發表鋰鈷電極材料的論文開始，1991年日本Sony公司正式推出鋰離子二次電池商品。二次鋰電池特點為能量密度高、操作電壓高、輸出功率大、放電平穩、工作溫度區間大、充放電循環可達500次以上、自放電低、儲存壽命長，被視為目前最主要的二次電池。
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。
鋅碳電池與鹼性電池
鋅碳電池 (Zinc-carbon Battery) 與鹼性電池 (Alkaline Battery)
國立臺灣大學化學系黃俊誠博士/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
鋅碳電池，又稱鋅碳乾電池、碳性電池、碳性電芯，外殼由鋅構成。第一個商用乾電池是由法國科學家勒克朗社（G. Leclanché, 1839-1882）所發明，電池的陽極是鋅罐。陰極是一支碳棒（石墨棒），碳棒是惰性電極，只作為電子的通路，本身沒有直接參與化學反應。兩電極之間填滿了氯化銨（NH4Cl）為電解質、二氧化錳（MnO2）和氯化鋅（ZnCl2）的飽和溶液以及一些惰性漆料濕漿糊（圖1）。當電極被連接時，陽極的鋅即被氧化就失去電子(e–)。失去的電子便經由電線跑到陰極，使NH4Cl中解離出的NH4+離子還原成NH3，同時也形成氫氣。釋出的氫再被二氧化錳所氧化，而NH3則被利用形成錯合物Zn(NH3)2Cl2。
陽電極上發生的氧化作用：
Zn(s) → Zn2+ (aq) + 2e–
陰電極上發生的還原作用：
2NH4+ (aq) + 2e– → 2NH3(aq)＋H2(g) 2MnO2(s) + H2(g) → Mn2O3(s) + H2O(l)
鋅離子則與氨反應，生成錯合物：
Zn2+ (aq) + 2NH3(aq) + 2Cl–(aq) → Zn(NH3)2Cl2
電池內的整體反應：
2MnO2(s) + 2NH4Cl(aq) + Zn(s) → Zn(NH3)2Cl2 + Mn2O3(s) + H2O(l)
鋅碳電池的電壓為1.5 V，這種電池適用於只需少量電流的電器。此電池至少有兩個缺點，第一若電池放電太快便不能及時除去生成的氣體，令電壓減低，要暫停使用一會，電壓才能恢復到原來的水平；此外這種電池的壽命亦較短，這是因為除了鋅電極放電時會反應之外，電池在未使用時，酸性氯化銨也會與鋅電極發生作用。一段時間後鋅外殼會變薄，電池內的糊狀化學藥品便會泄出，因此在電池外常加上一層鋼製或膠製的外殼，防止與大氣作用，亦可防止糊狀化學藥品泄出。
生質燃料（Biofuel or Biomass）
生質燃料（Biofuel or Biomass）
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
不同於化石燃料（Fossil Fuel），生質燃料是取自剛死不久的有機體，包括植物、動物及其副產品。舉例來說：像是糞肥、庭園廢棄物及農作物殘骸都是生質燃料的來源。使用廢棄的生質（bio-waste）來產生能量，可減少化石燃料的消耗與溫室氣體的排放，並且減少污染與廢棄物的處理問題。最近歐盟報導強調生質能源可減少溫室效應，估計到2020年時，有相當於一千九百萬噸油的生質燃料可供使用。以碳循環（Carbon Cycle）的觀點來看，生質燃料與其他能源-如石油、煤、核能是不同的，它是一種再生能源。一般而言，生質燃料常用於交通工具的動力來源、室內取暖與日常烹飪等用途。
農業燃料（Agrofuel）是生質燃料的一種，有些農作物是特地為了用作生質燃料而栽種的。像在美國，主要有玉米、柳枝稷、大豆；歐洲有油菜籽、大麥、甜菜；巴西有甘蔗；中國有甜高梁、樹薯等。這些作物可區分為兩種：一種是含高糖量或高澱粉類的作物，如甘蔗、甜菜、甜高粱等，經過發酵（yeast fermentation）作用可產生乙醇（ethanol）。另一種是含高油量的作物，如油棕櫚、大豆、海藻等，這些植物油被加熱時，其黏度會降低，可直接在柴油引擎內燃燒，也可經化學處理，形成生物柴油（bio-diesel）。
廢棄電池（The Wasted Battery）
廢棄電池（The Wasted 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
現今電池的應用非常普遍，但它含有毒性的重金屬成分，例如鉛蓄電池中的鉛，鎳鎘電池中的鎳、鎘，水銀電池中的汞等，都具高毒性。如果廢棄電池沒做好適當的回收處理，將造成嚴重的土壤與水質污染，威脅到人類健康與生態環境。因此在享用電池的便利之際，能認清電池金屬成分的毒性及其可能造成的危害，做好防範與回收處理，有助於我們對環境維護，盡一分力量；並確保我們能擁有一個安全的生活空間。
電池的發明（The Invention of Battery）
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）。
