专用电池

水银标准池

回到电气测量技术的早期，一种称为汞标准电池的特殊电池 被广泛用作电压校准标准。汞电池的输出为 1.0183 至 1.0194 伏直流电（取决于电池的具体设计），并且随着时间的推移极其稳定。宣传的漂移每年约为额定电压的 0.004%。汞标准电池有时被称为韦斯顿电池 或镉电池 .

不幸的是，汞电池相当不能容忍任何电流消耗，甚至无法在不影响精度的情况下使用模拟电压表进行测量。制造商通常要求通过电池的电流不超过 0.1 mA，即使这个数字也被认为是瞬间 , 或 surge 最大限度！因此，标准电池只能使用电流消耗几乎为零的电位（零平衡）设备进行测量。禁止将汞电池短路，一旦短路，该电池将再也无法作为标准设备使用。

汞标准电池的类型

如果受到物理或热干扰，汞标准电池也容易受到电压的轻微变化。为不同的校准目的开发了两种不同类型的汞标准池：饱和 和不饱和 .随着时间的推移，饱和标准电池提供最大的电压稳定性，但以热不稳定性为代价。换句话说，它们的电压随着时间的推移漂移很小（十年间只有几微伏！）但往往会随着温度的变化而变化（每摄氏度几十微伏）。这些电池在长期稳定性至关重要的温控实验室环境中发挥最佳作用。不饱和电池提供热稳定性，但会随着时间的推移而降低稳定性，电压随温度变化几乎保持不变，但每年稳定下降约 100 µV。这些电池最适合作为“现场”校准设备，其中环境温度不受精确控制。饱和电池的标称电压为1.0186伏，不饱和电池的标称电压为1.019伏。

现代半导体电压（齐纳二极管稳压器）参考已取代标准电池成为实验室和现场电压标准。

燃料电池

一种与原电池密切相关的迷人装置是燃料电池 ，之所以这么叫，是因为它利用燃烧的化学反应来产生电流。化学氧化过程（氧与其他元素离子键合）能够在两个电极之间产生电流，就像金属和电解质的任何组合一样。燃料电池可以被认为是具有外部提供的化学能源的电池。

迄今为止，最成功的燃料电池是使用氢和氧运行的燃料电池，尽管已经对使用碳氢燃料的电池进行了大量研究。在“燃烧”氢气时，燃料电池唯一的废弃副产品是水和少量热量。当使用含碳燃料时，二氧化碳也会作为副产品释放。由于现代燃料电池的工作温度远低于正常燃烧的温度，因此不会形成氮氧化物（NOx），因此在其他条件相同的情况下，污染程度大大降低。

燃料电池从化学到电能的能量转换效率远远超过内燃机的理论卡诺效率极限，这对于发电和混合动力电动汽车来说是一个令人兴奋的前景。

太阳能电池

另一种“电池”是太阳能电池 ，电子领域半导体革命的副产品。 光电效应 数十年来，物理学中已经知道电子在光的影响下从原子中脱离，但直到最近半导体技术的进步，才出现了一种能够在任何实际程度上利用这种效应的装置。硅太阳能电池的转换效率仍然很低，但它们作为电源的好处很多：没有活动部件、没有噪音、没有废物或污染（除了太阳能电池的制造，这仍然是一个相当“肮脏”的行业)，以及无限期。

太阳能电池技术的特定成本（每千瓦美元）仍然非常高，除非出现某种革命性的技术进步，否则大幅降低的可能性很小。与由半导体材料制成的电子元件相比，由于更好的质量控制，可以做得越来越小，而且废料更少，而制造单个太阳能电池仍然需要与三十年前相同数量的超纯硅。卓越的质量控制无法产生芯片和晶体管制造中所见的相同产量增益（其中孤立的杂质斑点会毁坏一个硅晶片上的许多微观电路）。相同数量的杂质夹杂物对3英寸太阳能电池的整体效率影响不大。

化学检测单元

另一种特殊用途的“电池”是化学检测电池 .简而言之，这些细胞与空气中的特定物质发生化学反应，产生与该物质浓度成正比的电压。化学检测池的一个常见应用是氧浓度的检测和测量。许多便携式氧气分析仪都是围绕这些小电池设计的。电池化学必须设计为与要检测的特定物质相匹配，并且电池确实会“磨损”，因为它们的电极材料会因使用而耗尽或受到污染。

评论：

• 汞标准电池 是一种特殊类型的电池，在精密半导体参考设备出现之前曾被用作电压校准标准。
• 燃料电池 是一种以可燃燃料和氧化剂为反应物来发电的电池。它们是未来很有前途的电力来源，可以“燃烧”排放极低的燃料。
• 一个太阳能电池 使用环境光能将电荷载流子从一个电极激发到另一个电极，从而产生电压（和电流，如果有外部电路）。
• 一个化学检测单元 是一种特殊类型的伏打电池，其产生的电压与应用物质（通常是环境空气中的特定气体）的浓度成正比。

相关工作表：

• 电池工作表