電池
化学電池におけるエネルギーは，反応のギブスの自由エネルギーである．つまり，ギブスエネルギーは，非膨張仕事の，最大効率を示している．
燃料電池
燃料電池による発電は，古くて新しい技術である．もともと昔から知られていた技術であり，一部では，利用されていが，一般の人に知られるようになったのは，最近になってからである．つまり，経済的に実用化できる見込みが出てきたのは，最近である．
水素と酸素の燃焼反応は，次の化学反応式で示される．
2H2 + O2 --> 2H2O
上の反応式は，水素と酸素を1つの場所で混合し，反応させた場合の反応式である．燃焼反応は，酸化還元反応であるから，酸化反応と還元反応を別々に考えることができる．水素と酸素の反応を，イオンと電子に分け，それぞれ別々の経路で移動させて，反応させる．イオンの通り道は，電解質である．電解質の違いにより，移動するイオンの種類や反応が変わる．
酸性水溶液の場合
酸化 2H2 --> 4H+ + 4e− 式
還元 O2 + 4H+ + 4e− --> 2H2O 式
赤色のH+ は，電解質中を移動してきたイオン．電子は外部の回路を移動する．
図 酸性電解質での燃料電池．水素イオンが移動する．
アルカリ水溶液の場合
酸化 2H2 + 4OH− --> 4H2O + 4e− 式
還元 O2 + 4e− + 2H2O --> 4OH− 式
赤色のOH− は，電解質中を移動してきたイオン．電子は外部の回路を移動する．
図 アルカリ性電解質での燃料電池．水酸イオンが移動する．
酸性電解質でもアルカリ性電解質でも，反応の収支は，下の式になる．
2H2 + O2 --> 2H2O
25℃におけるこの反応の自由エネルギー変化は，ΔG = − 237.2kJ/mol (liq) なので，得られる電圧は，この反応式で水が2分子得られ，4電子反応であるので，
E = − ΔG / n F= 237.2 x1000 x 2 / (4 x 96485) = 1.229 V
この電圧が，水素酸素燃料電池で得られる，25℃における理論電圧である．また，同時に，25℃における水の理論分解電圧でもある．25℃におけるこの反応のエンタルピー変化は，ΔH = − 285.8kJ/mol (liq) なので，燃料電池の達成できる，最大理論効率は，
最大理論効率η = ΔG / ΔH = 0.83
となる．しかし，実際には，電流を流すと，抵抗などの損失が発生するため，効率は50%程度になる．効率を低下させる損失は，熱となるが，この熱を一部利用することで，総合的な効率を改善しようとするのが，コジェネレーションである．コジェネレーションは，電力を必要とする場所で，熱エネルギーも供給する仕組みである．燃料電池は，コジェネレーションに向いている発電方法であるが，別の意味で言えば，コジェネレーションを持ち出さないと，燃料電池の効率を改善できないということもできる．
実際の燃料電池
小規模の燃料電池
アルカリ型燃料電池
固体電解質型燃料電池
メタノール直接反応型燃料電池
大規模の燃料電池
リン酸型燃料電池
溶融炭酸塩型燃料電池 仲講師は，かつて民間企業にいたころ，この(MCFC)研究に没頭していたのである．
固体電解質型燃料電池
イオン選択制電極
pHメータ
図 pHの測定に用いる，ガラス電極．先端部分のガラス薄膜の内部と外部の電位差を測定する．中心に見えるのは，Ag-AgCl電極で，もう一組内蔵されている．Ag-AgCl電極の左に見えるのは，温度測定用センサ(たぶんサーミスタ)．
ネルンストの式(27.7)は，
式27.7
この式において，25℃における定数，R，T，Fを代入し，常用対数でかくと，
式28.*
pH電極は，ガラス薄膜の両側の濃度差による電位差を測定しているので，n=1を代入し，さらに，内部の水素イオン濃度を一定にすると，
式28.**
従って，pHの定義から，
式28.***
pHが 1 変化すると，電位は59.1 mV 変化する．pHメータでは，ガラス電極の外側の水素イオン濃度による，混合エントロピーの効果を測定しているのである．ガラス電極は，水素イオンにのみ応答する電極である．特定のイオンにのみ応答する電極，イオン選択性電極も作られている．イオン選択制電極でも，イオンの濃度が1桁変化すると，電位は59.1 mV 変化する．
酵素電極
グルコースセンサー