２．電池
●電地反応と起電力
すでに第5章でも学んだ銅-亜鉛電池（日本での通称ダニエル電池．）を復習しよう．
あらためて，向きも起電力も未知とし，ギブズエネルギーをもとに考える．
まず，電子授受する物質の対をとりあえず等号で結んで，次のように書く．
(14.7)
各物質の標準生成ギブズエネルギー
をデータ集で当たると，単体のZnとCuは約束により0，Cu2+は +65.49 kJmol-1，Zn2+は -147.06 kJmol-1．
だから，式（14.7）は右向きに進むとわかる．
次に起電力を式（14.6）で計算する．
1モルのZnあたり，右向き反応のギブズエネルギー減少分はJ単位で212550Jとなり，このとき動く電子2モルの電荷はファラデー定数（96485 C mol-1）の2倍だから，
212550 J = 2×96485 C × 電圧 (14.8)
が成り立ち，割り算で，電圧 = 1.1014････ V（約1.10 V）を得る．
●電池の分極（電解の過電圧）
現実の電池では，起電力は必ずしも計算どおりにはならない．
とくに，電流値が上がると電圧は下がってくる．
電流は，その単位（A = Cs-1）からわかるように反応速度の一種である．
一般に，反応の勢いを上げるには余分なエネルギーがいる．
電池のような反応系では，式（14.6）が語るようにエネルギーは電圧と等価だから，外にとり出せる電圧がその分だけ下がる．
こうした電圧の低下分を，電池の分極（polarization）という．
なお，電池の裏返しに当たる電解（電気分解）でも，同じ原因により，計算値より大きい電圧が必要になる．
このずれを過電圧（overvoltage）と呼ぶ．
●燃料電池
水素H2の燃焼（酸素O2との反応）も自発変化のひとつである．
H2の出した電子をO2が受けとる反応だから，電子のやりとりを別々の電極でさせれば電池ができる．
このような，燃料になる物質をつかってつくる電池を燃料電池という．
起電力を計算してみよう．反応は次のように書ける．
(14.9)
水H2Oの標準生成ギブズエネルギーは-237.13 kJmol-1で，上式の酸素1モルあたりではその2倍だから，反応のギブズエネルギー減少分（ J単位）は474260 Jとなる．
このとき動く電子は4モル，その電荷はファラデー定数の4倍なので，次式が成り立ち，
474260 J = 4×96485 C × 電圧 (14.10)
割り算すると電圧 = 1.2288････ V（約1.23 V）が得られる．
反応（14.9）は，いろいろな結合の切断や形成を含み，銅-亜鉛電池に比べてずっと複雑なだけに，過電圧も大きい．
そのため，現実に電池を組むと電圧（起電力）は0.9〜0.7 Vあたりまで落ちてしまう．
しかし燃料電池は，燃料をそのまま燃やす火力発電に比べると効率が高く，未来のエネルギー源（商用電力，電気自動車など）としてさかんに研究開発が行われている．