電氣為什麼很難儲存？
― 把「流動」轉換成別的形式來保存
自來水可以存在水塔裡。汽油也能裝進油箱裡保存。但是，只有電，沒辦法直接以原本的形式儲存起來。一旦停電，家電產品馬上就會停止運作。「把電存起來」為什麼會這麼困難呢？
廚房裡有自來水管，想用的時候，打開水龍頭隨時都有水流出來。用不到的水，可以存在水塔裡。
但電不一樣。發電廠產生的電，如果在那一瞬間沒有被使用，就會直接消失。智慧型手機和電動車雖然有「電池」這種儲存機制，但這並不是把電本身儲存起來。
那麼，電池裡到底儲存了什麼呢？
電的本質是電子這種粒子在導線中移動的「流動」。流動本身，是沒辦法裝進容器裡儲存的。
儲存電的裝置，都是先把電轉換成化學能或位能等其他形式，再儲存起來。
接下來，我們透過幾種具代表性的方法，來看看這種「先轉換再儲存」的思路。
電不是「東西」，而是「流動」
電的本質是電子這種微小粒子在導線中移動的現象。它不像自來水那樣，可以靜靜地存在容器裡的「東西」，而是持續不斷移動的「流動」本身。
電路一旦中斷，電子的流動就會停止，但並不是停止的電子會「積存」在某處，之後還能取出來用。正因如此，若想把電「保存下來以後再用」，就必須先轉換成別種形式的能量。
電池是把電轉換成「化學能」
電池內部，在充電時會利用電能來推動化學反應，改變物質的狀態。只要條件具備，這種化學反應也能逆向進行，放電時（也就是使用時），會發生相反方向的化學反應，重新把電能釋放出來。
也就是說，電池並不是把電本身封閉起來，而是先把電交棒給化學反應，之後再讓它變回電，可以這麼理解。
而是先讓電暫時變身成別種能量。
電容器以接近電本身的形式儲存，但……
電容器這種元件，用了和電池不同的方式來儲存電。它讓兩片相對的金屬板分別累積正電荷和負電荷，不把電轉換成化學反應，而是以電荷的形式直接儲存。就這一點來說，電容器可以說是「以最接近電本身的形式來儲存」的裝置。
不過，電容器也有弱點。在相同大小、重量的條件下比較，能儲存的能量遠比電池少得多。但它的優點是，可以在非常短的時間內，一口氣把電放出或吸收。相機閃光燈等需要瞬間大功率的場合，就是它大展身手的地方。
大規模儲能，主流是把水抽到高處的方法
要儲存發電廠等級的大量能量，廣泛使用的是抽水蓄能發電這種方法。當電力有剩餘時，就用那些電來驅動幫浦，把下方水庫的水抽到上方水庫。當電力不足時，再讓那些水流下來轉動發電機，取出電力。
這種做法，是把電能轉換成水的位能（因處於高處而具有的能量）來儲存，和電池、電容器的思路完全相同。在全球的電力儲能方式中，這種方法一直佔有相當大的比重。
由於電無法直接儲存，因此發電量與用電量，據信必須在每一瞬間都幾乎保持一致。隨著太陽能、風力等發電量容易波動的電源增加，這種「維持平衡」的困難度也隨之提高，儲能的重要性也被認為與日俱增。
可以自己確認的事
- 準備一支附有手搖發電機的手電筒或收音機（如果有的話）
- 確認只有在轉動搖桿的期間，燈才會亮
- 確認手一停止轉動搖桿，燈就會立刻熄滅（若是內部沒有電容器或電池的簡單款式）
- 如果是內部裝有電池或電容器的款式，確認手停下來之後，燈還會亮一段時間
手一停下就熄滅的款式，能讓你直接體會到電正是「流動」本身，如果沒有儲存機制，就會在那一刻結束。
總結
電並不像水那樣，是可以儲存起來的「東西」，而是持續不斷移動的「流動」。正因如此，要保存電，就必須先轉換成別的形式：電池轉成化學能，電容器轉成電荷本身，抽水蓄能發電則轉成水的位能。「儲存電」其實就是「先讓電暫時變身成別種能量」。
電不會像水一樣，靜靜地在水庫裡等你。
直到被使用的那一刻為止，它始終在變換樣貌、等待上場。
負責「轉換成化學能」這一步的鋰離子電池，偶爾會發生起火的情況，原因請見這篇文章的說明。
想了解更多 ― 用語、數值與教科書的連結從國中理科到研究中的議題，明確標示每段內容屬於哪個程度
- 國中國中理科所學的範圍
- 高中高中「物理基礎」所學的範圍
- 高中＋高中「化學」「物理」，或教科書中屬於進階、專欄性質的內容
- 大學高中不會教，屬於大學專業科目（電化學、能源工程）的內容
- 研究中連大學也不會當作「定論」來教，是研究人員目前正在探究的內容
國中用語：關於儲存電力方法的詞彙
- 電流：電子在導線中移動的流動。
- 化學能：透過物質的化學反應，可以釋出或吸收的能量。
- 位能：因處於高處而具有的能量。
- 電容器：以電荷的形式，直接儲存電的元件。
高中用公式確認：儲存相同電量，需要多大的規模
我們來計算並比較，電池、電容器、抽水蓄能發電要儲存相同的1kWh（千瓦時）能量，各自分別需要多重、多大的量。
| 想儲存的能量 | 設為1kWh（1000Wh） |
| 鋰離子電池的能量密度 | 代表性的參考值約為200Wh/kg |
| 電容器（電雙層電容類型）的能量密度 | 代表性的參考值約為5Wh/kg左右 |
| 電池所需重量 | 1000 ÷ 200 ＝ 5 |
| 電池所需重量 | 約 5 kg |
| 電容器所需重量 | 1000 ÷ 5 ＝ 200 |
| 電容器所需重量 | 約 200 kg |
| 電容器是電池的幾倍重 | 200 ÷ 5 ＝ 40 |
| 重量比 | 約 40 倍 |
計算結果顯示，要儲存相同的1kWh，電容器所需的重量約是電池的40倍。從這些數字也能看出，為什麼電容器適合瞬間用途，而大容量儲能則使用電池。
1kWh大約是3.6×10⁶ J（焦耳）。要把水抽到高度100公尺（代表性水庫落差的參考值）來儲存，需要用到位能＝質量×重力加速度×高度的關係式。
| 重力加速度 × 高度 | 9.8 × 100 ＝ 980 |
| 所需水的質量 | (3600000) ÷ (980) ≒ 3673 |
| 所需水的質量 | 約 3673 kg（約3.7公噸） |
計算結果顯示，即使只想儲存1kWh，在落差100公尺的情況下，也需要約3.7公噸的水。從這個數字可以看出，抽水蓄能發電之所以難以在山地、河川以外實現，是因為需要廣大的土地與大量的水。
※ 能量密度、水庫落差皆為代表性參考值，實際產品或設備會有所差異。
高中＋電池內部發生了什麼事
電池內部，發生的是稱為氧化還原反應的化學反應。放電時，其中一個電極發生釋放電子的反應（氧化），另一個電極發生接收電子的反應（還原），兩者同時進行，而電子的移動就形成了在外部電路流動的電流。充電時，則是從外部灌入電力，讓這個反應逆向進行，回復到原本的狀態。
大學能量密度與功率密度是不同的指標
在比較儲能技術時，會用到能量密度（能儲存多少能量）和功率密度（能多快地放出或吸收能量）這兩種不同的指標。電池的能量密度較高，電容器的功率密度較高，兩者之間存在取捨關係。近年來，也有人開發出兼顧兩者、性質介於中間的儲能技術，例如「電雙層電容器」和「鋰離子電容器」。
研究中尚未明朗的事
- 不使用液態電解質的「全固態電池」，被視為有望提升安全性與能量密度的次世代電池技術，目前正朝實用化方向持續研發，但量產上據說仍留有技術課題。
- 資源限制較少、使用鋰以外材料的電池，例如鈉離子電池，也在研究之中。據信未來有可能拓寬電池的材料選擇，但性能上能否追上鋰離子電池，仍是研究課題。
- 把電轉換成氫來儲存、需要時再轉回電的技術，也被視為大規模、長時間儲能的選項而受到研究。有人指出，每次轉換都會損失能量，效率是個課題，提升效率、邁向實用化的研究仍在持續進行。
「如何儲存電力」隨著再生能源的普及，重要性與日俱增，是至今仍在持續研究的領域。
與教科書的連結（依程度分類）
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文段落 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科・電流與能量 | 電流、化學能、位能等基本用語 |
| 高中 | 物理基礎・能量單位 | 從能量密度估算所需重量、水量的計算 |
| 高中＋ | 化學・氧化還原反應 | 電池內部化學反應的機制 |
| 大學 | 電化學・能源工程 | 能量密度與功率密度的取捨關係 |
| 研究中 | 儲能技術（研究中） | 全固態電池、鈉離子電池、以氫儲能 |
- 資源能源廳（資源エネルギー庁）「蓄電池・揚水發電」相關解說資料。
- 電化學相關教科書中，關於電池氧化還原反應的解說。
- 電機工程相關教科書中，關於電容器與電池能量密度、功率密度的比較。
- 能源工程領域中，關於全固態電池、次世代儲能電池的研究回顧。
- 物理基礎教科書中，關於位能與能量單位（焦耳、千瓦時）的解說。
※ 能量密度、水庫落差等數值皆為代表性參考值，實際產品或設備會有所差異。
※本文為一般大眾取向的科學解說。有關電池與電力設備的使用方式，請依照各產品的使用說明書，以及電力事業者、相關機構的指示為準。