Химический источник тока (ХИТ) это устройство, в котором энергия химической реакции непосредственно превращается в электрическую.
Существует много вариантов ХИТ, отличающихся размерами, конструктивными особенностями и природой протекающей в них токообразующей реакции.
По принципу работы ХИТ делятся на группы:
1) Первичные элементы. В них заложен определенный запас реагентов, вступающих в реакцию; после израсходования этого запаса первичные элементы теряют работоспособность.
2) Вторичные элементы (аккумуляторы). После разряда допускают повторный заряд путем пропускания тока от внешней цепи в обратном направлении; при этом из продуктов реакции регенерируются исходные реагенты. При заряде в аккумуляторе в виде химической энергии накапливается электрическая энергия от внешнего источника; при разряде она возвращается потребителю.
3) Топливные элементы. В топливные элементы в процессе работы непрерывно подводятся новые порции реагентов и одновременно удаляются продукты реакции, поэтому они могут разряжаться непрерывно втечение продолжительного времени.
Основой работы ХИТ является реакция взаимодействия окислителя и восстановителя. В простейшем случае гальванический элемент состоит из двух электродов различной природы, погруженных в электролит.
Электролит – жидкая или твердая фаза с ионной проводимостью. 
Электроды -   электронные проводники, электрически соединенные с одним из выводов гальванического элемента и контактирующие с электролитом. Обычно электроды это металлические пластины или сетки, на которые нанесены реагенты (активные вещества) т.е. вещества, непосредственно участвующие в токообразующей реакции. На один - электрод-окислитель. На другой - восстановитель.
Электрохимической системой называют  совокупность активных веществ (окислителя и восстановителя) и электролита, на основе которых создан ХИТ.
     Создание первого варианта свинцового (кислотного) аккумулятора относится к 1859 году. Первые практически работающие щелочные аккумуляторы никель-кадмиевые и железно-никелевые были разработаны на рубеже XIX и XX веков. Электрохимические системы с твердыми реагентами и водными растворами электролита, появившиеся во второй половине на рубеже  XIX века, оказались столь успешными, что применяются и в настоящее время. Они составляют основу подавляющего количества промышленно выпускаемых ХИТ.
Каждому типу химического источника тока свойственен определенный температурный диапазон работоспособности, в котором электрические характеристики находятся в заданных пределах. В ХИТ для интенсификации электродных реакций широко применяют пористые электроды, а также другие пористые изделия и материалы: сепараторы, матрицы, пасты и т.д. Напряжение отдельной ячейки ХИТ обычно лежит в пределах от 1 до 2В и лишь редко превышает 3В. Большинству потребителей требуются более высокие напряжения. Поэтому в большинстве случаев ХИТ используются в виде батарей из последовательно соединенных элементов. Иногда применяют и параллельное включение элементов для увеличения емкости и максимально допустимого тока разряда, а также смешанные параллельно-последовательное включение.

    В настоящее время производятся первичные ХИТ с водными электролитами в основном пяти систем: марганцево-цинковые с солевыми щелочными электролитами, серебряно-цинковые, ртутно-цинковые и воздушно-цинковые. Главный вклад в насыщение рынка вносят марганцево-цинковые ХИТ в основном со щелочным электролитом. В большинстве марганцево-цинковых элементах ртуть на сегодня полностью исключена. Существенно сократилось производство ртутно-цинковых ХИТ. Для первичных элементов основное значение имеет максимально допустимый срок хранения от момента изготовления до начала разряда, а также срок службы – максимально допустимое общее время хранения и работы.
Фирма «Duracell» – признанный лидер в мире по производству щелочных первичных источников тока. Фирма расположена в США. В Европе ее заводы находятся в Бельгии.
Концерн «Varta». 25 заводов этого концерна расположены более чем в 100 странах мира и выпускают более 1000 наименований первичных и вторичных ХИТ.
Предприятия Украины ХИТ, указанных выше систем не производят.

   В существующих вариантах воздушно-металлических источников тока в качестве электролита применяются в основном щелочные растворы. В качестве анодных материалов используют цинк, железо, магний и другие металлы. Основное достоинство этих источников тока – отсутствие дорогих или дефицитных окислов, используемых в других ХИТ. Разработаны батареи воздушно-цинковых элементов со сменяемыми цинковыми электродами (механически перезаряжаемые батареи). Батареи такого типа допускают 50 смен цинковых электродов; после этого уже сказывается ухудшение работоспособности воздушного электрода. Для повышения стабильности воздушного электрода в него добавляют катализатор.
В настоящее время разработкой металл-воздушных источников тока на Украине занимаются такие научно-исследовательские организации:
а) Одесский национальный университет им И.Мечникова, где разработан ряд  элементов таких электрохимических систем как: магний-воздушной, цинково-воздушной различных конструкционных моделей;
б) Киевский национальный университет технологии и дизайна. Там разработаны малогабаритные воздушно-цинковые источники тока с использованием полианилина, предназначенные для питания слуховых аппаратов.   

Применение лития как анодного материала выгодно тем, что он обладает самым низким среди других металлов электрохимическим эквивалентом и наиболее отрицательны значением электродного потенциала. Технология изготовления ХИТ с литиевым анодом отличается своими особенностями. Большинство операций должны проводиться в глубоко осушенной атмосфере. Следовательно, необходимо специальное оборудование при высокой степени механизации и автоматизации процессов. Общий недостаток литиевых ХИТ с апротонным электролитом - их низкий уровень генерируемой мощности. Для увеличения мощности увеличивают рабочую поверхность электродов, для чего применяют рулонные  спиральные или плотноупакованные плоские конструкции с минимальным зазором. Применение апротонных электролитов дает возможность расширить температурный диапазон применения ХИТ, особенно в сторону минусовых температур. Сохранность таких источников достигает 10 лет.
Серийное производство литиевых ХИТ было организовано в 70-х годах прошлого века. В настоящее время литиевые первичные ХИТ с твердыми окислителями: диоксидом марганца, фторированным углеродом, оксидом меди, пиритом. С жидкими окислителями: диоксидом серы, тионилхлоридом. Удельная энергия этих ХИТ существенно превышает такое значение марганцево-цинковых источников тока. Кроме того, литиевые ХИТ характеризуются лучшей сохраняемостью заряда, а ХИТ с жидкими окислителями способны работать при низких температурах. Поэтому, несмотря на более высокую стоимость литиевых ХИТ, их производство возрастает. Литиевые источники тока находят применение в различных портативных устройствах (электронных часах, фотоаппаратах, магнитофонах и кинокамерах, датчиках и т.п.). ХИТ с жидкими окислителями нашли применение в космической и военной технике. Первичные ХИТ с твердым электролитом применяются для кардиостимуляторов. Лидерами производства литиевых ХИТ являются фирмы Японии, Франции и США.
В 1982 году впервые в СССР на киевском заводе «Генератор» было организовано производство литиевых ХИТ дисковой конструкции. В 1986 году была приобретена автоматическая линия по производству литиевых источников тока дисковой конструкции объемом 3 млн. штук в год. Однако за последнее десятилетие из-за проблем сбыта производство литиевых ХИТ резко сократилось, и в настоящее время автоматическая линия находится в законсервированном состоянии.

Прежде всего - это никель-кадмиевый и никель-железный аккумуляторы. ХИТ этих систем имеют большой ресурс (несколько тысяч зарядно-разрядных циклов). Они компактны и сравнительно просты в обращении. Эти аккумуляторы используются в различных областях промышленности и в быту.
Заряженный положительный электрод этих аккумуляторов содержит гидроокись трехвалентного никеля, отрицательные электроды  - соответственно кадмий или железо (металлические). Электролитом, как правило, служит раствор калиевой щелочи. Во время длительной работы электроды «стареют», их характеристики ухудшаются. На рынок Украины поступают щелочные аккумуляторы из разных стран: России, Франции,  Китая и др.
По данным Госкомстата, в Украине произведено 85,7 тыс. шт. щелочных аккумуляторов.  ЗАО «УКРБАТ» - единственное предприятие в Украине, которое изготавливает щелочные аккумуляторы и АКБ для всех отраслей промышленности. ЗАО «УКРБАТ» производит аккумуляторы таких систем: никель-кадмиевая, никель-железная и серебряно-цинковая. Продукция предприятия предназначена для питания телефонных станций, для городского электротранспорта, шахтных электровозов, электрокар, для питания портативной техники. Изделия этого предприятия нашли применение также в авиации и военно-морском флоте. Научно-исследовательское подразделение предприятия проводит работы по разработке новой продукции и усовершенствованию выпускаемой в настоящее время. Научно-исследовательские работы по совершенствованию щелочных аккумуляторов проводятся и другими организациями Украины. Так, например, в Одесском  национальном университете им. Мечникова проводятся работы по улучшению эксплуатационных параметров электродных систем щелочных аккумуляторов. Весьма интересна разработка технологий производства электродных масс никель-железных аккумуляторов из шламовых отходов гальванических производств.  

Идея создания литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) получила бурное развитие в начале 90-ых годов 20 века. Революционной стала разработка в Японии  аккумулятора с отрицательным электродом на основе углерода и оксидов кобальта в качестве материала положительного электрода. Углерод оказался очень удобной матрицей для внедрения (интеркалирования) лития. Рабочее напряжение этого аккумулятора равно 3В. При разряде аккумулятора происходит выход (деинтеркаляция) из углеродного материала на отрицательном электроде и интеркаляция лития на положительном электроде в оксид. При заряде процессы идут в обратном направлении. Таким образом, в системе отсутствует металлический литий, а процессы разряда и заряда сводятся к переносу ионов лития с одного электрода на другой. По этой причине такие аккумуляторы получили название литий-ионных. Первые образцы ЛИА дисковой конструкции были разработаны в 1991 г. Наибольшего размаха производство ЛИА достигло в Японии, где лидерство удерживает фирма «Сони». Эта фирма производит не только миниатюрные дисковые, но также и цилиндрические аккумуляторы спиральной конструкции, а также призматические ЛИА. Налажено производство ЛИА фирмами «Санье», «Мацушита» и др. Если в первой половине 90-ых годов производство ЛИА было исключительно японским, то к настоящему времени серьезную конкуренцию Японии составляют многочисленные китайские компании, фирмы Германии, Франции, США и Канады. В Японии, в Европейском Союзе и  США уделяется большое внимание созданию крупногабаритных аккумуляторов, пригодных как для электромобиля, так и для сглаживания нагрузок в автономных электросетях. Анализ литературы показывает, что во всем мире проводятся работы по усовершенствованию ЛИА. Поиск новых материалов положительного и отрицательного электродов. Поиск возможных модификаций  известных материалов с целью повышения их удельной емкости. Поиск и усовершенствование традиционных электролитов. Исследование механизмов деградации характеристик с целью повышения  ресурса аккумуляторов и срока их сохраняемости. На Украине разработка ЛИА находится на стадии опытных образцов и лабораторных исследований. Работами в области ЛИА в нашей стране занимаются научно-исследовательские организации Национальной академии наук и министерства образования и науки. (Список приведен в конце обзора).

Крупным достижением в развитии ХИТ является разработка и организация производства в начале 1990-ых годов никель-металлгидридных аккумуляторов.
Активным компонентом отрицательного электрода в этом ХИТ служит гидрид сложного интерметаллида (сорбент водорода). Положительным является гидроксидноникелевый электрод. Удельная энергии аккумуляторов этого типа в 1,5 – 2 раза выше удельной энергии никель-кадмиевых аккумуляторов. Никель-металлгидридные ХИТ практически вытеснили никель-кадмиевые из некоторых сфер применения, например, питание мобильных телефонов. Недостатком этих ХИТ является относительно узкий интервал рабочих температур (минус  10 плюс 40 С°). На украинский рынок ХИТ никель-металлгидридные аккумуляторы попадают из Франции, Китая и других стран. Разработкой ХИТ этой системы на Украине занимаются институт проблем материаловедения им. И.М. Францевича, где, при участии ЗАО «УКРБАТ», создано опытное производство таких источников тока.

Топливный элемент (ТЭ) это химический источник тока, в котором электроэнергия образуется за счет химический реакции между восстановителем и окислителем, непрерывно поступающими к электродам извне со скоростью, пропорциональной токовой нагрузке. Продукты токообразующей реакции непрерывно выводятся из ТЭ. ТЭ способен работать неограниченное время, пока в него поступают реагенты и происходит отвод продуктов. Реагентами в ТЭ служат преимущественно газообразные и жидкие вещества. В качестве восстановителей могут быть использованы природные виды топлива или продукты их переработки (природный газ, водяной газ, метанол и др.) Отсюда в 1889 году и возникло название «топливные элементы». Если для лучших вариантов тепловых машин общий коэффициент полезного действия (КПД) равен 45%, то для практически работающих источников тока КПД может достигать 60 реже 80%. Принципиальная возможность достижения в ТЭ более высокого КПД преобразования энергии, чем в тепловых машинах, позволяет рассчитывать на более эффективное использование природного топлива и на снижение стоимости электроэнергии. Второй аспект  - создание более эффективных энергоисточников для автономной энергетики. При использовании в ТЭ энергоемких реагентов, например водорода, позволяет создать установки с более высокими удельными энергетическими показателями. Основные проблемы в этой области это:                 - необходимость создания высокоэффективных газодиффузионных электродов;
- необходимость поиска ускорения электродных процессов.
Демонстрацией практической значимости ТЭ были полеты американских космических кораблей «Джемини» и «Аполлон», в которых кислородно-водородные ТЭ были основными для питания бортовой аппаратуры (попутно они снабжали космонавтов водой). Основные успехи в области ТЭ были достигнуты при разработке автономных энергоустановок для специальных областей применения. Основным источником водорода могут быть углеводороды. ТЭ могли бы в 2-3 раза сократить потребности в органическом топливе и существенно улучшить состояние окружающей среды, уменьшив выбросы вредных веществ почти до нуля. Топливные ячейки (так ТЭ называют за рубежом) - хорошее средство для децентрализованного обеспечения энергией. Например, в США к 2011 году электропитание правительственных учреждений будет переведено на станции из топливных ячеек и весь парк автомобилей и автобусов - на двигатели с топливными ячейками. В Европе уже есть в продаже системы топливных ячеек, которые могут вырабатывать водород из органического топлива непосредственно на месте его потребления. ЕС и США договорились о запуске кооперационных проектов в области технологий топливных ячеек. Начаты совместные работы в таких направлениях как автомобили на топливных ячейках и системы их заправки, использование топливных ячеек как вспомогательных источников тока. Весьма перспективным является разработка малогабаритных ТЭ, работающих на метаноле, для питания ноутбуков. Интересно то, что топливо для этого ХИТ пополняется при помощи сменного картриджа. Лидерами по внедрению топливных ячеек являются Канада, США, Япония и Германия. Топливными ячейками (элементами) на Украине занимаются научно-исследовательские организации Национальной академии наук. Так в институте проблем материаловедения им. Францевича изготовлена первая в Украине твердо-оксидная топливная ячейка, работающая на природном газе. В институте высокомолекулярных соединений изготовили первую украинскую модель полимерной протон-обменной ячейки с электролизером. Модель расплавлено-карбонатной топливной ячейки с системой подготовки природного газа изготовлена в институте угольных энерготехнологий.  Список научно-исследовательских организаций, занимающихся исследованиями в области ТЭ на Украине,  приведен в конце обзора.