1. 了解化石燃料的種類及用途。
2. 了解各種電池的設計原理、構造及特性。
3. 認識替代能源的種類及對生態的影響。
形成：古代植物於地底下經碳化作用所得的固態黑色物質 煤 成分：主要成分為碳元素，並含有H、O、N、S…等元素
種類：可分為無煙煤、煙煤、褐煤及泥煤等四種 煤氣：除去H2S 及 NH3後，主要含H2及CH4
乾餾 煤：含有芳香烴類 煤焦：接近純碳
當燃料：火力發電可用煤礦作燃料 用途 冶煉金屬：Fe2O3＋3 C－→2 Fe＋3 CO 製造水煤氣：C＋H2O → CO＋H2
水煤氣
形成：古代生物死亡後，經高溫、高壓分解而成的液態物質 成分：主要成分為烷類化合物，尚含有一些氧、氮及硫的化合物
石油氣（C1～C4）：可作為家用燃料 汽油（C4～C12）：汽機車的燃油 煤油（C6～C16）：航空用油 柴油（C8～C21）：重型機具用油 潤滑油（C28～C30）：作為潤滑劑 瀝青（Cn＞C40）：鋪路、防水用
液化石油氣（LPG）：主要成分為丙烷（C3H8）及丁烷（C4H10） 定義：單位質量或體積燃料的燃燒熱
烷類：隨著碳數增加，其熱值會愈小
辛烷值（ON）：用來表示燃料抗震爆的程度。訂異辛烷 ON 為100，而正庚烷為 0
汽油 添加劑：用來提升汽油的辛烷值，早期使用Pb(C2H5)4，現已 改用醇或醚（如MTBE）當添加劑
95 無鉛汽油：辛烷值等同於 95％異辛烷及 5％正庚烷的混合物 形成：埋藏在地底下的氣態燃料
天然氣 成分：主要為甲烷（CH4）及乙烷（C2H6），並摻有少量其它氣體 用途：都會地區的主要燃料，也可以製備一些化工原料
第 3 章 化 學 與 能 源
3-1
化石燃料 石油 原油的分餾
熱值
年度 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 題數 3 2 1 1 3 3 1 2 3 7 1
原理：透過氧化還原反應將化學能轉換成電能 陽極(－)：發生氧化作用 陰極(＋)：發生還原作用 裝置 電池液：由電解質溶液組成
鹽橋：連接兩半電池形成—通路，並維持 溶液的電中性
試劑：氧化劑及還原劑 原理：將電能轉換成化學能
裝置：
電解時陽極＝正極，陰極＝負極
一次電池（原電池）：只能使用至電壓不足為止 二次電池（蓄電池）：可藉由充電而重覆使用 乾電池：電壓約為1.5V，售價較低。
不能充電 鹼性乾電池：壽命較長，電壓約1.5V。
鋰電池：儲存壽命長、電壓約3.0V。
鉛蓄電池：常見車輛的電瓶，電壓約2V。
可充電 鋰離子電池：電壓高（3.6V），質輕。
鎳鎘電池：有記憶效應，電壓約為1.3V。
定義：利用燃料與氧化劑來產生電能的裝置
陽極：氫氧在白金上失去e－，產生H＋ 電解質：使用質子交換膜（或KOH）
陰極：氧氣在白金上得到電子，再與H＋結 合產生H2O
特性：產物為水，無汙染，但成本高儲氫 不易；電壓為1.2V
直接甲醇燃料電池：總反應為CH3OH＋O2 → CO2＋ H2O，燃料儲存較方便及安全，但 仍有CO2的汙染問題
電極
3-2
化學電池
電化電池
電解槽
電池的分類 化學電池
的原理
常見電池
燃料電池
種類
氫氧燃料電池
定義：短期間內無法補充而重複使用的能源 原理：利用化學能→力學能→電能
特點：設備成本較低，但有嚴重空氣汙染問題，且 化石燃料也有耗竭的一天
核分裂：利用不穩定的大核，分裂成具放 射性的小核
核熔合：利用數個小核熔合成大核，一般 而言此大核無放射性
質能互換公式：E＝mc2 原理：利用核能→熱能→動能→電能 10n＋2395
2U → 1458
7La＋835
5Br＋3 10n
特點：無排碳汙染，熱值高，但核廢料有輻射性及 核電廠的安全性備受爭議
定義：短時間內可補充再利用的能源。
水力發電：利用水庫蓄水將水的力學能 Comb i n 電能
地熱發電：利用地熱將地下水汽化成水蒸氣來推動渦輪 機發電。
風力發電：用風力推動機組葉片使渦輪機轉動來發電 潮汐發電：利用潮差的位能→動能→電能 波浪發電：利用波浪的動能→電能
洋流發電：利用洋流的動能→電能
海洋溫差發電：利用溫差間的熱能→動能
→電能
太陽能發電：利用矽晶片轉換光能→電能
垃圾發電：利用燃燒垃圾來產生電能
微生物分解：分解排泄物或農作物來產生沼 氣或乙醇
發展：為了永續經營，活在地球上，積極發展再生能源，才能使 子孫幸福
火力發電
核能
核能發電 非再生
能源
種類 海洋能源 的利用
生質能 再生能源
的利用 3-3
常用能源
1. 形成：古代植物因長期間埋藏地表下，經碳化作用所形成的黑色物質。
2. 成分：主成分元素是碳，並含有少量氫、氧、氮、硫等元素。
3. 種類：依含碳量高低依序可分為無煙煤、煙煤、褐煤及泥煤等四種。
4. 煤的乾餾：
(1) 將煤隔絕空氣加熱到高而起分解作用的過程，稱為乾餾。
氣體 Comb i n 煤氣 （成分：氫氣、甲烷、一氧化碳等）
(2) 煤Comb i n 液體 煤 （煤焦油） Comb i n 可得苯、甲苯、萘等的輕油
固體 煤焦（焦炭） 含碳量極高的煤焦，燃燒時無煙。
說明：煤焦的用途：
① 煤焦可作為燃料。② 煤焦可用來冶煉金屬（Fe2O3＋3C Comb i n 2Fe＋3CO）。
③ 煤焦可用來製造水煤氣或氫氣等燃料。
(3) 煤的液化或氣化：因煤的輸送不如質輕的液態或氣態燃料方便，因此常經由液化或氣化製 造其他燃料，以提高其使用價值。
█：煤焦經由高溫下，通入適量空氣及水蒸氣，將煤轉化成水煤氣（又稱合成天然氣）。
C(s)＋H2O(g)Comb i n CO(g)＋H2(g) ΔH＝130 kJ
5. 煤的用途：
(1) 煤可作為火力發電廠的燃料，但使用之前必須先做硫等處理，以免造成環境汙染。
(2) 煤除了可經由氣化製造甲烷或水煤氣外，也可經由液化製造合成汽油。然而煤的氣化或液 化都需耗費大量能量，其製造成本極高，只有在煤產量充沛的地區才較具經濟效益。
範例 煤的用途 ★★★
下列有關煤的敘述，何者正確？
(A)煤為一種純碳 (B)煤乾餾所得氣態物質稱為水煤氣 (C)燃燒時黑煙最少的煤為無煙煤 (D)煤乾餾產物中，液態物質只能當燃料，無法再提煉任何物質
[答案] Ｃ
(A)煤為混合物；(B)煤乾餾所得的氣體稱為煤氣；(D)煤洽可再分餾出芳香烴類等化合物。
[類題] 下列有關煤隔絕空氣加熱的產物敘述，何者正確？
(A)固態產物為瀝青 (B)液態產物為煤 (C)氣態產物為水煤氣 (D)煤焦可當冶煉金屬 的氧化劑
█： Ｂ 。
水煤氣
（(A)固態產物為煤焦；(C)氣態產物為煤氣；(D)還原劑。）
煤 （南一版 p.109）
1
1
1. 形成：古代生物死亡後，經高、高壓分解而成的黑褐色液態物質。
2. 成分：主要成分為碳氫化合物，其中以烷類為主；以及不定比例的氧、氮與硫的的化合物，
組成比例隨著產地而異。
3. 原油的分餾：
(1) 原理：在煉油廠之分餾塔中將原油加熱，使其成分依沸點由低而高的順序蒸餾出來。
餾 分（碳數） 沸 點 用 途 石油氣（1～4） ＜30 ℃ 氣態燃料、塑膠原料 汽油（4～12） 30～180 ℃ 汽車燃料、溶劑 煤油（6～16） 150～275 ℃ 航空汽油、
柴油引擎燃料 柴油（8～21） 200～350 ℃ 柴油引擎燃料 潤 滑 油 （ 28 ～
30） 430～480 ℃ 潤滑劑 石蠟（20～40） ( 低熔點固體 ) 蠟燭、油蠟 瀝青（＞40） （黏稠殘渣） 鋪路、防水
(2) 液化石油氣（簡稱 LPG）：由石油氣加壓液化所得，即為市售的桶裝瓦斯，主成分為丙烷
（C3H8）與丁烷（C4H10）。其中之臭味並非主要成分烷類的味道，而是為了防止漏氣時，
易於察覺而加入的硫醇類臭味劑。
(3) 石油醚（碳數 5～6）為許多具揮發性及易燃性的烴類之混合物，但它並不是有機醚類。
4. 熱值：
(1) 定義：單位質量（或體積）燃料的燃燒熱（kJ／g）稱為熱值。
▼ 一般燃料的燃燒熱及熱值
燃料 分子量
（g／mole）
莫耳燃燒熱
（kJ／mole）
熱值
（kJ／g）
氫氣（H2） 2 － 286 143
甲烷（CH4） 16 － 879 55
丙烷（C3H8） 44 － 2202 50 乙炔（C2H2） 26 － 1304 50 汽油（C8H18）a 114 － 5438 48 柴油（C16H34）b 226 － 10653 47 甲醇（CH3OH） 32 － 728 23 乙醇（C2H5OH） 46 － 1373 30
焦炭（C）c 12 － 393 33
一氧化碳（CO） 28 － 285 10
註：a.汽油為混合物，此處之化學式及各項數值均以正辛烷為例。
b.柴油為混合物，此處之化學式及各項數值均以正十六烷為例。
c.焦炭為混合物，此處之化學式及各項數值均以石墨為例。
石油 （南一版 p.111）
2
(2) 低碳數烷類具有較高的熱值; 氫氣雖然不易被液化，卻具有最高的熱值，且其燃燒產物為 H2O，不會產生過量的 CO2造成室效應；現在氫氣也可為運輸工具的燃料，有希望成為本 世紀的重要燃料之一。
5. 汽油與辛烷值：
(1) 輕油裂解：輕油是沸點高於汽油而低於煤油的石油分餾物，經裂解可將輕油中較大的分子 轉變成經濟價值高的小分子，也可以將一部分產物重新組成合成汽油。
(2) 震爆：汽油蒸氣在汽缸內燃燒時，發生不平穩的現象，即活塞受力不均勻，使引擎產生震 動的情況稱為震爆；震爆現象容易使引擎受損，並降低引擎動力。
(3) 辛烷值（ON）：作為汽油抗震爆的標準，辛烷值愈高，震爆程度愈低；市售之 92、95、98 無鉛汽油中的數值，即是標示其辛烷值。
規定 化合 物
結構
命名 正庚烷 （異辛烷正確名稱為
2,2,4－三甲基戊烷）
辛烷值 規定為0 規定為100
█：某汽油之抗震程度等於含體積 95％異辛烷與 5％正庚烷之混合物
（ON＝100×95％＋0×5％＝95），則此汽油之辛烷值為 95；但不 表示此汽油之成分就是95％異辛烷加 5％正庚烷。
▼ 常見油品之辛烷值
品名 辛烷值 品名 辛烷值
正辛烷 －10 苯 101
正庚烷 0 甲醇 133
正戊烷 62 乙醇 129
1－戊烯 34 甲基三級丁
基醚 116
1－丁烯 97 甲苯 111
異辛烷 100
註：辛烷值可以為負數，也可以大於100，如直鏈的正辛烷之辛烷值為－10，苯的辛烷值為 101。
(4) 提高辛烷值的方法：
① 可藉摻合些有支鏈烷類、烯烴（不飽和烴）、苯及芳香烴（含苯環為基體的烴類）。
② 加入少量四乙基鉛（(C2H5)4Pb）也可增加辛烷值（如早期的高級汽油），但是會造成
空氣的汙染，且使汽車的觸媒轉化器之觸媒（鉑）會中毒而失效。
③ 目前市面上所售的 92、95、98 無鉛汽油，皆不含四乙基鉛而改用甲基三級丁基醚 (MTBE)、甲醇、乙醇或三級丁醇等添加物來提高辛烷值，又稱加氧汽油。
▲ 甲基三級丁基醚的結構式
(5) 巴西政府曾實施以酒精為替代能源，配合當地種植甘蔗，製成大量廉價的酒精，使用於汽 車燃料，可降低環境汙染。
範例 石油的分餾 ★★★★★
下列有關石油分餾的敘述，何者正確？
(A)原油分餾出的產物為純物質 (B)分餾塔愈上層產物的沸點愈高 (C)原油分餾出的石油醚 是屬於有機化合物中的醚類 (D)分餾法是利用沸點的不同來分離物質
[答案] Ｄ
(A)混合物；(B)沸點愈低；(C)石油醚為烷類 [類題] 下列有關石油的敘述，何者正確？
(A)石油主要是烷烴混合物 (B)原油不因產地的不同而不同 (C)石油分餾後的物質為純物 質 (D)石油經分餾出的汽油，具有可燃性且有一定之沸點
█： Ａ 。
範例 燃料的熱值 ★★★★
下表為一般燃料的燃燒熱：
燃料 氫氣 甲烷 丙烷 汽油 焦碳 一氧化碳 甲醇 分（原）子量
g／mole 2 16 44 114 12 28 32 燃燒熱
kcal／mole －68 －208 －526 －1299 －94 －68 －174 (1) 完全燃燒 1g 的甲烷放熱若干 kcal？
(A) 12 (B) 13 (C) 68 (D) 208
(2) 以單位重量計算，何者最適合作為火箭推進的燃料？
(A)液態氫 (B)甲烷 (C)甲醇 (D)汽油 [答案] (1)Ｂ；(2)Ａ
(1)（1／16）× 208＝13 ( kcal )；(2)(A) 68／2＝34（kcal／g）；(B) 208／16＝13（kcal／g）；
(C) 174／32＝5.4（kcal／g）；(D) 1299／114＝11.4（kcal／g） ∴液態氫的熱值最大
（(A)未經裂解的石油是烷烴的混合物；(B)不同產地的原油成 分不同；(C)石油經分餾後得到的物質是沸點較接近的混合 物；(D)石油是混合物，沒有固定的沸點。）
2
3
[類題] 下表為一些常見燃料的莫耳燃燒熱：
燃料 分子量（g／mole） 莫耳燃燒熱
（kcal／mole）
氫氣 2 －68
甲烷 16 －208
丙烷 44 －526
乙醇 46 －328
下列何種燃料其單位重量所放出的熱量最小？
(A)乙醇 (B)丙烷 (C)甲烷 (D)液態氫。
█： Ａ 。
範例 燃料的辛烷值 ★★★★
下表為常見油品之辛烷值：
品名 正辛烷 正庚烷 正己烷 正戊烷 1－戊烯
辛烷值 －10 0 25 62 34
品名 1－丁烯 異辛烷 苯 甲醇 辛烷值 97 100 101 133 (1) 由表中的數值及化學知識推測，下列敘述何者錯誤？
(A)正烷類碳數愈多，辛烷值愈低 (B)苯為很好的內燃機燃料 (C)有支鏈的烷類比正烷 類為更佳的汽油燃料 (D)未來可能使用甲醇為汽車燃料
(2) 若汽油為 80％之苯與 20％之正己烷混合而成，約可稱為何種汽油？
(A) 80 汽油 (B) 86 汽油 (C) 98 汽油 (D) 101 汽油 [答案] (1)Ｂ；(2)Ｂ
(1)苯之辛烷值雖高，但苯會誘發白血病 ∴不適合當燃料 (2) 101×80％＋25×20％≒86
[類題] 關於汽油抗震能力和辛烷值的敘述，下列哪一組正確？(甲)抗震能力：95 無鉛汽油＞92 無鉛汽油；(乙)以前市售的含鉛汽油，其辛烷值較直接由原油分餾得到的汽油高；(丙)辛 烷值愈高的汽油，其抗震爆能力愈低；(丁) 98 無鉛汽油中異辛烷的體積占 98％；(戊)異辛 烷的辛烷值為100。
(A)甲、乙 (B)甲、乙、戊 (C)甲、乙、丁 (D)乙、丁 (E)乙、丁、戊
█： Ｂ 。
（(A) ＝7.13（kcal／g）；(B) ＝12.0（kcal／g）；(C)
＝13.0（kcal／g）；(D) ＝34.0（kcal／g）。）
（(丙)辛烷值↑，抗震能力↑；(丁) 98 無鉛汽油是指汽油抗震程度 相當於異辛烷對正庚烷體積比＝98：2 混合物的抗震程度，並 非含有 98％的異辛烷。）
4
1. 形成： 埋藏在地底下的氣體化石燃料稱為天然氣，常與石油或煤礦共同藏於地表下，
成因相同，均為碳氫化合物。
2. 成分：主要成分是烷類，其中又以甲烷及乙烷含量最多，並摻雜少量二氧化碳、氮氣、
二氧化硫與惰性氣體。
3. 用途：
(1) 天然氣是大都會區的主要家庭燃料，為無毒、無臭的氣體。
① 在氧氣充足的情況下產物為 CO2與H2O。
CH4(g)＋2 O2(g) → CO2(g)＋2 H2O(g)
② 在氧氣不足下，會產生碳粒與 CO，而可能導致 CO 中毒。
CH4(g)＋O2(g) → C(s)＋2 H2O(g) 或 2 CH4(g)＋3 O2(g) → 2 CO(g)＋4 H2O(g)
a. 就燃燒觀點而言，天然氣比汽油更適合做為汽車燃料，因廢氣量較低。
b. 就經濟價值而言，天然氣燃燒所產生的熱量較水煤氣高。
(2) 為重要的工業原料來源。
▲ 天然氣的工業用途
範例 可燃性氣體成分與性質 ★★★
下列有關合成天然氣的敘述，何者錯誤？
(A)主要成分為 CO 與 H2 (B)在高溫的煤炭中通入空氣及水蒸氣可製得 (C)與天然氣的主成 分不同 (D)可利用煤乾餾製得
[答案] Ｄ
(A)合成天然氣即水煤氣；(D)煤乾餾的產物是煤氣（H2、CH4、CO…）。
[類題] (甲) H2；(乙) CH4；(丙) C2H6；(丁) C3H8；(戊) C；(己) CO；(庚) H2O。上列物質中，何者 是天然氣的主要成分？
(A)甲、乙 (B)甲、己 (C)戊、庚 (D)甲、乙、己 (E)乙、丙
█： Ｅ 。
（天然氣主要是甲烷及乙烷等的混合物。）
天然氣 （南一版 p.115）
3
5
( Ａ ) 1. 下列有關石油的敘述，何者正確？
(A)石化工業上熱裂解的目的，是將石油中較大的分子轉變成經濟價值高的小分子 (B) 石油分餾的原理是利用各成分的熔點差異 (C)石油氣是由原油分餾而得的一種化合物 (D)汽油的分餾溫度較柴油的分餾溫度高
( Ｄ ) 2. 下列有關煤、石油、天然氣的敘述，何者錯誤？
(A)石油的主要成分為烷類 (B)天然氣主要成分為甲烷 (C)煤氣的主要成分為氫氣、甲 烷及一氧化碳 (D)水煤氣的主要成分為水蒸氣加煤氣
( Ｃ ) 3. 下列何者為汽油的主要成分？
(A)甲烷 (B)乙烷 (C)正辛烷 (D)甲苯
( Ｄ ) 4. 下列碳氫化合物中，何種是最好之汽缸引擎燃料？
(A)正辛烷 (B) 2－二甲基庚烷 (C) 2,2－二甲基己烷 (D) 2,2,4－三甲基戊烷 ( Ｄ ) 5. 化石燃料是千萬年前地球古生物死亡後，埋於地下而形成的，如煤、石油和天然氣等
，民國80 年和 87 年，臺灣電能所用能源的分配情形，臺電公司的統計結果如附表所 示：則民國87 年使用化石燃料所占百分比為多少？
年度 供應的電能 煤 石油 核能 天然氣 水力
80 1.61×1011千瓦－小時 26.2％ 26.5％ 37.8％ 3.4％ 6.1％
87 2.08×1011千瓦－小時 30.3％ 19.1％ 19.3％ 14.7％ 16.6％
(A) 30.3％ (B) 49.4％ (C) 56.1％ (D) 64.1％
( Ｃ ) 6. 天然氣通常與石油層一同發現，原因是：
(A)它們都是碳氫化合物 (B)它們都可從岩層內發現 (C)它們都有相同的來源 (D)它 們都可從油礦區中發現
( Ｄ ) 7. 有關原油分餾的過程，下列敘述何者正確？
(A)在分餾塔愈上層所收集的物質，其沸點愈高 (B)所收集到的物質為純物質 (C)含鉛 汽油可直接從收集的分餾塔口流出，辛烷值高，可防震爆 (D)最底下所收集的產物是 分子量非常大的殘餘物，如瀝青
( Ｂ ) 8. 下列同為 1 克的燃料中，何者的熱值最大？
(A)天然氣 (B)氫氣 (C)煤炭 (D)液化石油氣
( Ｃ ) 9. 在 S.T.P 時，12 公克的煤至多可以產生多少公升的水煤氣？
(A) 11.2 (B) 22.4 (C) 44.8 (D) 67.2
◎ 石油是由烴類化合物組成的混合物，右圖是精煉石油的分餾塔簡圖，
碳數約為13～19 的餾分由丙出口流出，請回答下列 1.、2. 題 ( Ｃ )10. 甲出口與丙出口的餾分相比，下列敘述何者正確？
(A)兩者的沸點一樣 (B)甲出口之餾分的平均分子量比丙的大 (C) 丙出口之餾分的平均分子量比甲的大 (D)兩者的平均分子量一樣
，但化學結構不同
（ 1. (B)沸點差異；(C)混合物；(D)低。）
（ 2. (D)水煤氣為 CO＋H2。）
（ 3. 汽油為 C5～C12的烷類混合物。）
（ 4. (D) 2,2,4－三甲基戊烷是最好之汽缸引擎燃料，
因碳鏈支鏈最多，辛烷值最高。）
（ 5. 煤、石油、天然氣合稱化石燃料
∴ 30.3％＋19.1％＋14.7%＝64.1％。）
（ 6. 天然氣與石油的成因來源相同。）
（ 7. (A)在分餾塔上層的物質，其沸點愈低；(B)所收集到的物 質均為混合物。）
（ 8. 氫氣為目前熱值最高的燃料。）
（ 9. C(s)＋H2O(g) → CO(g)＋H2(g) 12 公克煤：＝1 mole 最多可生成 1 mole CO 及 1 mole H2
氣體在 S.T.P 下，1 mole 的體積均為 22.4 公升
∴可生成水煤氣：2×22.4＝44.8 公升。）
（ 10. 甲為石油氣或汽油，而丙為柴油。）
( Ｄ )11. 有關各出口餾分的性質與用途，下列敘述何者正確？
(A)甲出口之餾分是氣體，冷凝收集後，多用作飛機燃油 (B)乙出口之餾分的碳數超過 30，多用作工業溶劑 (C)含鉛汽油直接從丙出口流出，辛烷值高，可防震爆 (D)丁出 口的產物是分子量非常大的殘餘物，如瀝青
( Ｂ )12. 加油站常可見到 92、95 及 98 無鉛汽油，所謂 95 無鉛汽油代表意義為何？
(A)沸點為 95 ℃的汽油 (B)辛烷值為 95 的汽油 (C)含有 5％酒精的汽油 (D)含有 5％
四乙基鉛的汽油
( Ｂ )13. 煉油工業從原油分出各種成分，主要是利用油料何種物理性質的差異？
(A)顏色 (B)沸點 (C)熔點 (D)密度 【91.學測補考】
( ＢＣ ) 1. 下列有關辛烷值的敘述何者正確？
ＤＥ (A)辛烷值最大為 100，最小為 0 (B)正庚烷的辛烷值訂為 0 (C)辛烷值愈高，其震 爆愈不嚴重 (D)汽油添加甲基三丁基醚可以提高辛烷值 (E)與體積 10％的正戊烷
（ON＝60）和 90％的異辛烷（ON＝100）之混合物震爆性相當的汽油，其辛烷值 為96
( ＢＤ ) 2. 所謂「加氧汽油」是指汽油中可能添加了下列何種物質？
(A)甲苯 (B)甲醇 (C)氧氣 (D)甲基三級丁基醚 (E)正庚烷 ( ＢＣ ) 3. 下列關於水煤氣的敘述中，何者正確？
(A)可以於燒紅的鐵上噴水蒸氣製備 (B)是一氧化碳和氫氣莫耳比 1：1 混合物 (C) 完全燃燒後生成二氧化碳和水 (D)是水蒸氣和煤氣的混合氣體 (E)是國內常見鋼瓶 裝家庭燃料
( ＡＤ ) 4. 下列燃料之每克燃燒熱值的大小順序，何項正確？
(A)甲烷＞乙烷 (B)柴油＞汽油 (C)甲醇＞甲烷 (D)氫氣＞甲烷 (E)液化石油氣＞
天然氣
( ＡＢ ) 5. 下列有關天然氣的敘述，哪些是正確的？
ＤＥ (A)除了煤與石油之外，天然氣是另一重要的化石燃料 (B)天然氣常與石油或煤礦共 存蘊藏於地表下 (C)天然氣為純物質 (D)以燃燒觀點而言，天然氣比汽油更適合作 為汽車燃料 (E)天然氣中含有少許含氮物質，燃燒時可產生氮的氧化物（NOx） ( ＡＢ ) 6. 日常生活中，汽機車所使用的汽油可分成 92、95、98 無鉛汽油，下列關於 95 無鉛 Ｅ 汽油的敘述，哪些正確？
(A)辛烷值為 95 (B)是一種混合物 (C)添加 5％的正庚烷 (D)添加了四乙基鉛以提高 辛烷值 (E)其抗震爆能力優於 92 無鉛汽油
( ＡＤ ) 7. 甲烷（CH4）是家用天然瓦斯主要成分，下列有關甲烷的敘述何者正確？
Ｅ (A)在甲烷分子中，氫所占的質量百分比為 25％ (B)甲烷具有臭味，因此瓦斯外洩 時容易被察覺 (C)每 1 莫耳的甲烷完全燃燒須消耗 3 莫耳的氧 (D)甲烷燃燒時，反 應物的能量比產物的能量高 (E)天然氣的熱值高於汽油 【92.學測】
（ 1. (A)辛烷值可以超過 100，亦可以小於 0。）
（ 2. 加氧汽油是汽油中添加可提高辛烷值的含氧化合物，如(B)甲 醇、(D)甲基三級丁基醚。）
（ 3. (A)可以於燒紅的鐵上噴水蒸氣會得到氫氣，但沒有 CO；(D)水煤氣為 CO 與 H2＝1：1 莫 耳比混合物；(E)國內常見鋼瓶裝家庭燃料為 LPG（液化石油氣）丙烷與丁烷。）
（ 4. 碳數↑，熱值↓且氫氣的熱值最高。）
（ 5. (D)天然氣的熱值較汽油高。）
（11. (B)乙的餾分為煤油，煤油含碳數為 10～14；
(C)石油分餾物不含鉛化物。）
（12. 辛烷值為燃油的抗震爆程度。）
（13. 沸點差異使得沸點低者先汽化，
而沸點高者較後汽化。）
（ 6. (C)汽油主要為 C4～C12之烷類；(D)無鉛汽 油添加劑不含鉛。）
（ 7. (B)甲烷無味；(C) CH4＋2 O2 → CO2＋2 H2O。）
( ＡＥ ) 8. 下列有關煤和石油的各項敘述中，何者正確？
(A)原油是黑而黏稠的液體，由古代生物碳化作用而來 (B)原油加活性碳過濾後所獲 得之無色液體是汽油和燈油 (C)石油和煤主要成分是烯類烴 (D)將煤隔絕空氣加熱 乾餾，可得的大量揮發性氣體（煤氣）是乙炔 (E)煤經乾餾剩餘的是非揮發性的煤 焦
( ＡＢ ) 9. 下列有關化石燃料之敘述，何者正確？
ＤＥ (A)天然氣的主要成分是甲烷 (B)最接近純物質的煤為無煙煤 (C)將煤隔絕空氣加熱 乾餾，可得水煤氣 (D)家庭用的液化煤氣的主要成分是丙烷與丁烷 (E)化石燃料的 使用是間接利用太陽能
( ＤＥ )10. 加油站販售的無鉛汽油都標示著汽油的辛烷值，下列有關辛烷值的敘述，哪幾項是
正確的？ 【95.學測】
(A)市售九五無鉛汽油含 95％正辛烷 (B)市售九八無鉛汽油含 98％異辛烷 (C)市售 九二無鉛汽油含8％正庚烷 (D)配製辛烷值超過 100 的汽油是可能的 (E)辛烷值愈高 的汽油抗震爆能力愈好
1. 丙烷的莫耳燃燒熱為 －2200 kJ／mole，則丙烷的熱值為若干？
█： 50 kJ ／ g 2. 何謂 98 汽油？
█： 抗震性質與含有 98 ％異辛烷及 2 ％正庚烷汽油相同者，稱為 98 汽油 3. 已知 1 莫耳碳與 1 莫耳水蒸氣轉化成一氧化碳與氫氣時需 31 仟卡能量。假設焦炭含碳量
100％，且燃燒時約有 67％能量將逸散至四周環境，若欲以燃燒焦碳供應上述所需能量，
試問至少須燃燒多少公克焦炭？若改以甲烷作為燃料，則需多少公克甲烷？（已知碳及甲 烷的燃燒熱分別為 94 kcal／mole 及 208 kcal／mole）？
█： 12g ； 7.2 g
4. 假設丙烷（C3H8）是液化石油氣的主要成分，液化後的密度為 1.0 g／cm3，試問在 25℃時丙烷 液化前、後的體積比值為何？
█： 557
（ 1. 丙烷（C3H8）分子量 44，則丙烷的熱 值＝2200÷44＝50（kJ／g）。）
（ 4. 設丙烷有 n mole C3H8：12×3＋8＝44
＝44n（cm3） 液化後的體積
25℃、l atm 下 1 mole 的體積為 24.5 公升
＝＝557。）
（ 3. 已知 1 mole 碳燃燒時，可釋出 94 kcal 熱量，然而熱量散失率為 67％，
所以 1 mole 碳實際上僅可供應 94 kcal×(100－67)％＝31 kcal。若欲 供應 31 kcal 熱量，則必須燃燒 31 kcal／31 kcal‧mole －1＝1.0 mole 碳，或 1.0 mole×12 g／mole＝12g 碳。此外，甲烷燃燒時，可釋出 208 kcal／
mole 熱量，若考慮熱量散失率，則 1mole 甲烷可供應 208 kcal×(100－
67)％＝69 kcal。因此 31 kcal 熱量須燃燒 31 kcal／69 kcal‧mole －1＝0.45 mole 甲烷，或 0.45 mole×16 g／mole＝7.2 g 甲烷。）
（ 8. (B)石油分餾才會得到汽油；(C)主要為烷烴；(D)煤氣 成分為 H2、CH4、CO…等。）
（ 9. (C)煤乾餾後之氣體稱為煤氣。）
（10. (A)(B)(C)市售的無鉛汽油，均無添加正庚烷，異辛烷或正辛烷，
而是加入醇，醚類等抗震劑來提高辛烷值。）
5. 下表為一些常見燃料的莫耳燃燒熱，試依表中資料回答各題：
燃 料 分子量
（g／mole）
莫耳燃燒熱
（kcal／mole）
氫 氣 2 －68
甲 烷 16 －209
丙 烷 44 －524
乙 醇 46 －327
柴 油 226 －2536
焦 炭 12 －94
(1) 1 克的乙醇完全燃燒會放出多少千卡的熱量？
(2) S.T.P.下取質量比 8：1 的甲烷與氫的混合氣體 1.12 升，使之完全燃燒，會放出若干千 卡的熱量？
█： (1) 7.11 kcal ； (2) 13.85 kcal 。
6. 一油品中含有 70％甲醇與 30％異辛烷，已知甲醇之辛烷值為 107，則此油品之辛烷值？
█： 104.9 。 （ 6. 70％×107＋30％×100＝74.9＋30＝104.9。）
（ 5. (1) ＝7.11 kcal；
(2) CH4：H2＝：＝1：1
1.12 升＝mole＝0.05 mole ΔH＝0.05 × [(－68)＋(－209)] ×
＝－13.85 kcal。）
1. 電化電池：
(1) 原理：利用自發性的氧化還原反應將化學能轉化成電能。
█：鋅銅電池便是丹尼耳在 1836 年依據伏打堆所設計出的電池。
(2) 基本結構：
兩個半電池 鹽 橋 導 線
定義
由電極和電解質構成，兩電極彼 此分隔，且可能含有氧化劑或還 原劑。
在電化電池中連 接兩個半電池的 裝置。
可導電的銅線
（電線）。
組成
(1) 電解質：可以是電解質溶液
、熔鹽或固體，均為離子導 體。
(2) 電極：習慣上電極只指它的 金屬部分。
不與電極及電解質 反應之強電解質溶 液，一般多採中性 鹽類，如
KNO3、Na2SO4等
。
一般使用金屬 導線，又以銅 線為主。
功用
產生氧化還原反應。電極是電子 導體，電解質是離子導體，前者 不允許離子通過，而後者又不允 許電子通過。因此當電流通過電 池時，必須在電極與電解質界面 上發生電子和離子的交換（這也 是電阻的來源之一）。
離子的移動溝通 電路，避免正負 兩極之兩溶液混 合，並維持溶液 的電中性。
用導線連接以 形成封閉迴路
（無導線即無 電流）。
① 陽極（anode）：發生氧化反應，電子流出之電極，一般由活性大的金屬構成，物理上稱 為負極。反應時，溶液中的陰離子（anion）會移向陽極。
② 陰極（cathode）：發生還原反應，電子流入之電極，一般由活性小的金屬構成，物理上 稱為正極。反應時，溶液中的陽離子（cation）則移向陰極。
(3) 電池的基本反應：以鋅銅電池為例，如右圖所示。
① 陽（負）極：Zn → Zn2＋＋2 e－，鋅的質量減少。
② 陰（正）極：Cu2＋＋2 e－ → Cu，銅的質量增加。
③ 陽極半電池溶液中的[Zn2＋]增加，顏色不變；陰 極半電池溶液中的[Cu2＋]減少，顏色變淡。
④ 鹽橋中的 K＋移向銅極，NO3－則移向鋅極。
化學電池的原理 （南一版 p.117）
1
2. 電解槽：
(1) 原理：利用外界輸入的電能引發化學反應，來儲存 化學能。
(2) 裝置：當電池連接電解槽時，電子由電池的負極流 出，流入電解槽的負極（陰極）；電流則由電池的 正極流出，流入電解槽的正極（陽極）；溶液中的 陽離子往陰極移動，而陰離子往陽極移動。
3. 電池的分類：
目前市售電池種類繁多，造型五花八門，我們可依電 池本身的充放電特性與工作性質分類如下：
電池《可充電？》
說明：(1) 電池中的電解質若呈酸性，則該電池又可稱為酸性電池；反之，電池中的電解質呈鹼性，
則為鹼性電池。
(2) 太陽能電池及燃料電池只要能不斷供應光能或燃料就可連續使用，可稱為連續式電池。
範例 電池的原理與裝置 ★★★★★
右圖是鋅銅電池的簡易裝置，下列有關鋅銅電池的敘述，
何者正確？
(A) U 型管內為電解質溶液
(B)銅極所在燒杯需盛鋅鹽的水溶液
(C)電路接通時，溶液中的正離子會游向負極
(D)以伏特計測量電壓時，電池的正極需接到伏特計的負極 【90.推甄】
[答案] Ａ
(B)銅極置入 CuSO4(aq)；(C)正離子移向陰極（正極）；(D)伏特計正端接正極。
[類題] 市售電池多是利用化學反應產生電能的裝置，下列有關化學電池的敘述，何者錯誤？ (A) 電池一定包含正極與負極 (B)電池內所發生的反應屬於氧化還原反應 (C)在電池負極產 生的電子經由外電路傳至正極 (D)在電池正極產生的陽離子經由外電路傳至負極 (E)每 一個電池有兩個"半電池"，每一個半電池都有一個電極和電解質溶液
█： Ｄ 。
二次電池
（蓄電池）
一次電池
（原電池）
鉛蓄電池 鎳鎘電池 鋰離子電池
乾電池（勒克朗社電池）
鹼性乾電池 鋰電池 可
不可
（(D)陽離子只會在溶液中移動，不會在外電路 中移動，而且正極不會生陽離子。）
1
1. 乾電池（又稱勒克朗社電池），如右圖所示：
(1) 電極：正極——中間石墨棒（未參與反應，僅 作導電用，又稱惰性電極）；負極——外殼鋅 殼。
(2) 電解質：內部填充有氯化鋅、氯化銨、石墨粉
、二氧化錳、澱粉和少量的水做成的黑色糊狀 物。
註：電解質氯化銨呈酸性，故此電池可稱酸性乾電池。
(3) 放電反應：
① 負極（陽極）：Zn(s) → Zn(aq)2＋＋2 e－
② 正極（陰極）：2 NH＋4(aq)＋2 e－ → 2 NH3(g)＋H2(g)
2 MnO2(s)＋H2(g) → Mn2O3(s)＋H2O( )
2 NH3(g)＋ZnCl2(aq) → Zn(NH3)2Cl2(aq)
③ 總反應為：2 MnO2(s)＋2 NH4Cl(aq)＋Zn(s) → Zn(NH3)2Cl2(aq)＋Mn2O3(s)＋H2O( )
說明：陰極產生的氣體為非導體，會將碳棒包圍，導致電池的電位顯著下降，稱為極化現象。
而二氧化錳及氯化鋅就是用來抑制陰極之極化現象的發生，故將它們稱為「去極劑」。
(4) 特性：長時間置於電器中，會有電解液滲出，損壞電器，故不用時應取出；不可充電
，電壓約1.5 伏特（V）。
2. 鹼性乾電池：（主要將乾電池的電解液改為 KOH）
(1) 電極：正極——鋼製外殼（惰性電極）；負極——金屬 集電棒（惰性電極）。
(2) 電解質：含 KOH 之膠狀物。
(3) 放電反應：
① 負極：Zn(s)＋2 OH－(aq) → ZnO(s)＋H2O( )＋2 e－
② 正極：2 MnO2(s)＋H2O( )＋2 e－ → Mn2O3(s)＋2 OH－(aq)
③ 總全應：Zn(s)＋2 MnO2(s) → ZnO(s)＋Mn2O3(s)
(4) 特性：因陰極無氣體產生且還原劑為粉狀鋅，故電壓穩定，電流較大。電壓約 1.5 V。
3. 一次鋰電池：所有以鋰金屬為陽極活性材料的電池皆可稱作鋰電池，這裡的一次鋰電池指的 是鋰二氧化錳電池。
(1) 電極：負極——鋰金屬；正極——二氧化錳。
(2) 電解質：LiClO4的有機電解液 (3) 放電反應：
① 負極（陽極）：Li(s) → Li＋(aq)＋e－
② 正極（陰極）：MnO2(s)＋Li＋(aq)＋e－ → LiMnO2(aq)
③ 總反應為：MnO2(s)＋Li(s) → LiMnO2(aq)
(4) 特性：因為鋰金屬具有較高的活性與密度小的特性，所以搭配上適當的陰極便可構成 具有高能量重量比、高電壓、電壓平穩、自放電率小、儲存壽命長、工作度範圍廣（
－20～50 ℃）及性能佳的良好電池。電壓約為 3.0 V。
常見的電池 （南一版 p.120）
2
4. 鉛蓄電池（又稱鉛酸電池）如右圖所示：
(1) 電極：負極——海綿狀 Pb；
正極——深棕色的PbO2。 (2) 電解質溶液：30％的硫酸溶液。
(3) 放電反應：
① 負極：Pb(s)＋SO42－
(aq) → PbSO4(s)＋2 e－
② 正極：PbO2(s)＋4 H＋(aq)＋SO42－
(aq)＋2 e－ → PbSO4(s)＋2 H2O( )
③ 總反應：PbO2(s)＋Pb(s)＋2 H2SO4(aq) → 2 PbSO4(s)＋2 H2O( )
說明：硫酸根移向兩極，兩極皆生成白色的硫酸鉛，附於極板上面，故兩極板質量都增加，硫酸的 濃度漸減，密度變小，pH 值變大，電壓隨之降低。
註：當電池放電2 F（即 2 mole e－）電量時，
陽極消耗Pb 1 mole，陰極消耗 PbO2 1 mole，用去 H2SO4 2 mole。
兩極共生成PbSO4 2 mole，H2O 2 mole。
故陽極重量增加：PbSO4－Pb＝96 克 陰極重量增加：PbSO4－PbO2＝64 克
硫酸重量減少：196 克，水重量增加：36 克。
(4) 充電反應：
① 如右圖所示，正極接外加直流電源的正極，負極接負 極，使充電電流方向與電池放電的方向相反。故此時 鉛電池會變成一電解槽。
② 負極上的硫酸鉛恢復成鉛，正極的硫酸鉛恢復成二氧
化鉛，同時水分減少，硫酸的濃度與密度均變大。反應式如下：
陽極（正極）：PbSO4(s)＋2 H2O( ) → PbO2(s)＋4 H＋(aq)＋SO42－
(aq)＋2 e－ 陰極（負極）：PbSO4(s)＋2 e－ → Pb(s)＋SO42－
(aq)
總反應：2 PbSO4(s)＋2 H2O( ) → PbO2(s)＋Pb(s)＋2 H2SO4(aq)
③ 用比重計測量稀硫酸密度的變化，即可知充電程度。
(5) 特性：常作為汽機車的電瓶，通常由三至六組電池串聯而成。電池電壓約為 2.0 V，壽命 為二至三年。而目前較先進的鉛蓄電池，是以鉛與鈣的合金為負極材料，這種設計可以 避免電池充電時產生氫氣，因此不需添加水，常以密封狀態出售，壽命也較長。
5. 鎳鎘電池：
(1) 電極：負極——鎘（Cd）；正極——鹼式氧化鎳（NiO(OH)）。
(2) 電解質：KOH。
(3) 放電反應：
① 負極：Cd(s)＋2 OH－(aq) → Cd(OH)2(s)＋2 e－
② 正極：NiO(OH)(s)＋e－＋H2O( ) → Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)
③ 總反應：Cd(s)＋2 NiO(OH)(s)＋2 H2O( ) → Cd(OH)2(s)＋2 Ni(OH)2(s)
④ 充電時則為上述之逆反應。
(4) 特性：用於停電預備電源和安全燈，電壓穩定，壽命長且可充放電次數高（1200 次以 上），但有記憶效應，可充電量隨之降低；電壓約為1.3 V。
6. 鎳氫電池：為鎳鎘電池之環保改良。
(1) 電極：負極——鑭系貯氫材料；正極——鹼式氧化鎳 NiO(OH)。
(2) 電解質：KOH。
(3) 放電反應：
① 負極：LaNi5H6(s)＋6 OH－(aq) → LaNi5(s)＋6 H2O( )＋6 e－
② 正極：NiO(OH)(s)＋e－＋H2O( ) → Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)
③ 總反應：LaNi5H6(s)＋6 NiO(OH)(s) → LaNi5(s)＋6 Ni(OH)2(s)
④ 充電時則為上述之逆反應。
(4) 特性：鎳氫電池可充、放電次數比鎳鎘電池少，但記憶效應較小且無鎘汙染，不過價 錢較高； 電壓約為 1.3 V。
7. 鋰離子電池：
(1) 電極：負極——嵌有鋰離子的石墨（以 LixC6表示）；正極——鋰的過渡元素氧化物
█：Li1－xCoO2，二氧化鋰鈷
(2) 電解質：溶於有機溶劑的鋰鹽（如 LiClO4）。
(3) 放電反應：如下圖所示。
① 負極：LixC6(s) → x Li＋(aq)＋C6(s)＋x e－
② 正極：Li1－xCoO2(s)＋x e－＋x Li＋(aq) → LiCoO2(s)
③ 總反應：LixC6(s)＋Li1－xCoO2(s) → C6(s)＋LiCoO2(s)
④ 充電時則為上述之逆反應。
(4) 特性：鋰離子電池的最大優點為充電時無記憶效應，故可隨時充電。重量輕且具有高電壓 及高能量密度，目前市面手機、筆電等的充電電池多為此類電池；電壓約為3.6 V。近來 新發展的磷酸鋰鐵電池其正極材料化學式LiFePO4，與傳統鋰離子電池使用的 LiCoO2相 比較，其優點為比較不易發生度升高，而引發電阻升高並產生爆炸，安全性高，可反覆 多次充放電，使用壽命較長，且電流大功率高。一般可用於電動工具、車用電池等。
註：電池的能量密度為電池單位體積或單位重量中所儲存的能量，如鋰離子電池的能量密度為鎳 鎘電池的2 倍左右。
範例 乾電池 ★★★★★
下列有關乾電池的敘述，何者錯誤？
(A)碳棒為正極 (B)陰極反應為 Zn(s) → Zn2＋(aq)＋2e－ (C)鋅罐為陽極 (D)電解液為氯化銨、
二氧化錳與氯化鋅的混合物 [答案] Ｂ
(B) Zn(s) → Zn2＋(aq)＋2e－為陽極所進行的反應
[類題] 右圖是碳鋅乾電池的剖面圖。當這種乾電池放電時，下列何 者物質獲得電子？
(A)鋅 (B)碳棒 (C)氯化銨 (D)氯化鋅 (E)二氧化錳
█： ＣＥ 。 【95.學測】
範例 鉛蓄電池 ★★★★
鉛蓄電池是以鉛為負極、二氧化鉛為正極，而兩種電極均浸於稀硫酸溶液所構成的一種電 池，可用比重計測定溶液的比重，來決定是否需要充電。鉛蓄電池在放電時，下列相關的 敘述，哪些正確？
(A)稀硫酸的濃度增大 (B)稀硫酸的濃度減小 (C)溶液的密度增大 (D)溶液的密度減小 (E)正極、負極的重量都增加 (F)正極重量減少，負極重量增加 【96.學測】
[答案] ＢＤＥ
Pb＋PbO2＋2 H2SO4 → 2 PbSO4＋2 H2O
(A)(B)鉛蓄電池在放電時，消耗 H2SO4，產生 H2O，又[H2SO4]＝
∴ [H2SO4]↓濃度減小硫酸密度↓
(E)(F)正極、負極反應皆產生 PbSO4(s)附著於電極，故電極重量都增加 [類題] 下列有關鉛蓄電池的各項敘述中，何者正確？
(A)陽極為鉛，陰極為二氧化鉛 (B)電解液為稀硫酸 (C)通常其電壓為 1.5 伏特 (D)電池 電壓與極板面積有關，極板面積愈大，電壓愈高 (E)可以充電，因此可以反覆使用。
█： ＡＢＥ 。
範例 鋰離子電池 ★★★★
下列關於鋰離子電池的敘述，何者正確？
(A)電解質是 KOH 溶液 (B)陽極使用金屬鋰 (C)充電時，鋰離子會向負極移動 (D)電壓 約為1.5 伏特
[答案] Ｃ
(A)電解質為 LiClO4；(B)使用 LixC6；(D)電壓約為 3.6V
（2NH4＋＋2e－ → 2NH3＋H2； H2＋2MnO2 → Mn2O3＋H2O。）
（氧化劑）
（(C)電壓為 2.0V；(D)極板面積與電流大小有關，而與電壓無關。）
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4 2
[類題] 鋰電池的電解質溶液為下列何者？
(A) KOH 溶液 (B) H2SO4溶液 (C)過氯酸鋰非水溶液 (D)氯化銨溶液
█： Ｃ 。
1. 定義：凡是利用燃料與氧化劑反應而放出電能的電化學裝置，均可稱為燃料電池。燃料電池 放電後，通常直接補充燃料，而不進行充電。
2. 氫燃料電池：
(1) 電極：負極——可用白金；正極——可用白金。
(2) 電解質：可採用質子交換膜，因其耐熱及機械性質穩定。
(3) 放電過程：由兩片薄的多孔電極構成陽極與陰極，兩極之間以固態聚合物隔膜電解質隔離。
① 每片電極的其中一面鍍有觸媒，以鉑 為主成分。
② 氫氣進入電池後，經陽極觸媒分解為 電子與質子。
③ 電子沿著外部電路流動，供電給驅動 馬達。
④ 質子同時透過隔膜抵達陰極。
⑤ 陰極側的觸媒則將質子及回流的電子 與空氣中的氧結合，而生成水與熱。
⑥ 欲提高電壓，則將多組電池集結成電 池組即可。
(4) 電極反應：
① 負極：H2(g) → 2 H＋(aq)＋2 e－
② 正極：1／2 O2(g)＋2 e－＋2 H＋(aq) → H2O( )
③ 總反應：H2(g)＋1／2 O2(g)→H2O( )
(5) 特性：
① 以氫燃料電池為動力的汽車，可達零碳排放，較符合環保的要求。
② 氫氣體積龐大不便貯存，需經低高壓處理以減小其體積。
③ 需克服三相接觸技術困難（氣態燃料、液態電解質與固態電極），且以白金或貴金屬 為觸媒，成本較高。
註：鹼性氫氧燃料電池是以覆蓋鉑或鎳的多孔性碳板為電極、30％ KOH 為電解質，其電池內部 的反應式如下：
負極：H2(g)＋2 OH－(aq) → 2 H2O( )＋2 e－ 正極：1／2 O2(g)＋H2O( )＋2 e－ → 2 OH－(aq)
總反應：H2(g)＋1／2 O2(g) → H2O( )
燃料電池 （南一版 p.124）
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