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能源的分類
能源可以大約分為初級能源與次級能源兩種，如＜圖一＞所示。
➤初級能源（Primary Energy）：又稱為「一次能源」，是指天然形成的能源，又可以分為「再生能源」與「非再生能源」兩大類：
- 再生能源：可以隨著大自然的運轉而永不枯竭的能源，早期因為再生能源穩定度低、成本又高，因此發展困難，例如：風力能、水力能、太陽能、地熱能、生質能、海洋能等。
- 非再生能源：必須消耗掉的能源，所以蘊藏量有限，與再生能源相對穩定度高、成本較低，但是使用時卻會造成環境污染，例如：石油、天然氣、煤炭、核燃料等。
➤次級能源（Secondary Energy）：又稱為「二次能源」，是指由初級能源經過處理或轉換以後所形成的能源，例如：電能是由發電機產生；汽油、柴油、燃料油、液化石油氣、煤氣等是由石油提煉而來。
圖一、能源可以大約分為初級能源與次級能源
能源的消耗
目前全球能源消耗情形如＜圖二＞所示，前三名依序為石油（38%）、煤炭（26%）、天然氣（24%），核能發電與水力發電則並列第四名，由圖中可以看出目前人類 88% 的能源都是依賴燃燒能源，不幸的是，人類目前使用的燃燒能源都是屬於「非再生能源」，所以蘊藏量有限，在可以預見的未來，非再生能源會慢慢枯竭，價格也會慢慢上漲，發展其他替代能源刻不容緩。
圖二、目前全球能源消耗情形（資料來源：經濟部能源局、BP Statistical Review of World Energy June 2004）
移動式的能源
使用在移動的設備上，例如：汽車、火車、飛機、甚至太空梭（2440-TW）等，移動式的能源通常必須考慮可攜帶性，所以必須滿足體積小、移動性高、馬力充足等特性才行。
➤由化學能產生機械能(化學能—熱能—機械能)
通常都是使用汽油或柴油進行化學燃燒反應(化學能)，利用燃料點火產生爆炸(熱能)，最後推動引擎(機械能)，機車、汽車、飛機等移動式的交通工具大多使用這種能源，因為燃燒汽油或柴油的引擎體積小，而且補充燃料也很容易(只要到加油站和工讀生說：95加滿！就可以了，怎麼樣，夠容易了吧！)，燃燒汽油或柴油也可以提供足夠的馬力，讓人享受風馳電轍的感覺，不過別忘了，這種方式必須使用內燃機(熱機)，因此產生的能量受到卡諾定理的限制，能量轉換效率只有20%~30%。
➤由電能產生機械能(電能—機械能)
通常都是使用電池或高壓電力線(電能)直接推動電動馬達(機械能)，電動機車、捷運系統、高速鐵路等移動式的交通工具大多使用這種能源，不過使用電池推動車輛常常會有馬力不足的問題，必須提高電壓串聯許多電池，早期由於使用鉛儲電池能量密度較低，因此電動機車馬力不足，近年來由於鋰電池技術成熟，使得電動車產品日漸成熟。
固定式的能源
使用在固定的設備上，例如：家庭、學校、工廠等，固定式的能源通常不必考慮可攜帶性，所以大多是直接以電力系統提供電力，大部分是屬於「二次能源」，基本上只要有電源插座可以使用就好，不需要考慮到移動性與馬力是否充足的問題。
➤經由化學能產生電能（化學能—熱能—機械能—電能）
以瓦特發明的蒸氣機為代表，火力發電廠、核能發電廠等就是使用這種方式提供能源，通常都是使用石化燃料或核燃料進行化學反應（化學能）產生高溫（熱能），再利用熱能推動蒸氣機與發電機（機械能），最後才能產生電能，這種方式仍然必須使用外燃機（熱機），因此產生的能量受到卡諾定理的限制，能量轉換效率只有 20%～30%。
➤經由機械能產生電能（機械能—電能）
水力發電、風力發電、潮汐發電等就是使用這種方式提供能源，通常都是使用大自然的力量直接推動發電機（機械能）產生電能，使用這種方式產生的能量轉換效率不受卡諾定理的限制，但是由於水力、風力、潮汐等都是屬於大自然的現象，並不是任何地方都可以使用。
高效率的能源
傳統電池、燃料電池等都是直接由化學能產生電能，通常都是使用陽極與陰極進行化學反應（化學能），直接產生電子（電能），這種能源可以使用在固定式的設備做為發電機，也可以使用在移動式的設備，例如：小型的移動式電子產品可以使用電池推動積體電路（IC）工作，大型的電動汽車也可以使用電池推動馬達。
此外，使用這種方式產生的能量轉換效率不受卡諾定理的限制，理論上可以達到 90% 以上，不過由於目前科學家還沒辦法讓化學反應完全進行，所以實際上的能量轉換效率只能達到 50%～60% 左右，傳統電池與燃料電池的原理類似，但是產生化學反應的方法不同，由於燃料電池是未來很重要的一種能源，後面將會詳細介紹。
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《知識力》授權轉載
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