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燃料電池について考えました-事務局ブログー

投稿日:2015/11/10

こんにちは。事務局の牧野です。
先日、新しく開発された燃料電池についての記事を読みました。

好きな人はあまりいらっしゃらないと思うのですが、わたしは排気ガスの臭いがとても苦手なので、いつか車やバイクのエネルギーが電気や水素に切り替わるといいなぁと思っています。

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そんな事で今回はそもそも燃料電池って何だろうというところから興味を持ちまして調べてみました。きっかけとなった記事はこちらです。

燃料電池の電極に使われる白金(プラチナ)に代わる正極側の触媒の開発に、九州大の小江(おごう)誠司教授(生物無機化学)らの研究チームが成功した。負極側はすでに開発済みで、両極がそろったことで、より安価な燃料電池の開発が可能になる。10月28日付でドイツの学術雑誌に掲載された。
燃料電池は、水素と酸素を電極で化学反応させて発電する。二酸化炭素を出さないため、クリーンなエネルギーとして自動車などへの普及をめざし、研究が進んでいる。化学反応をさせるのに必要なのが、正負の電極に使われる触媒だ。通常は白金が使われるが、価格が鉄の10万~100万倍と高価で、埋蔵量も限られるのが難点とされる。

記事によると、高価な白金に代わる人工酵素の開発によって、より安価で耐久性のある燃料電池の実用化に近づいたということです。

今のところ車ではレクサスやMIRAI(TOYOTA)といった高級車しかありませんが、今後は軽自動車やバイクも燃料電池か電気に加わる時代がやってくるかもしれませんね。じゃあ燃料電池とは何でしょうか。

一般社団法人日本ガス協会より引用いたします。

1-1.燃料電池の発電原理
水の電気分解の逆。それが燃料電池の原理
●燃料電池は、「電池」と呼ばれていますが、“発電装置”と言った方がふさわしいものです。乾電池と違うのは、使い捨てではないという点です。水素(H2)と酸素(O2)があれば電気を作り続けます。
●酸素(O2)は、空気中にあるものを利用します。
●水素(H2)は、都市ガスの原料である天然ガスなどから取り出します。

1-4.燃料電池の特長
長く使える(乾電池のように使い捨てではない)
●燃料電池は、都市ガスから取り出した水素と、空気中の酸素を、電気化学反応させて電気を作るので、水素(都市ガス)と酸素(空気)を送り続ければいつまでも発電することができます。

発電の効率が高い
●燃料電池は、電気化学反応によって燃料の持つ化学エネルギーを直接、電気エネルギーに変換します。 今までの発電のように、「化学エネルギー−(ボイラーで燃やす)→熱エネルギー−(熱でタービンを回す)→運動エネルギー−(電気に変える)→電気エネルギー」というふうに、エネルギーの形を何度も変えることによって発生する損失が少なくてすみます。つまり、発電効率が高いということです。

排熱(はいねつ)も利用できる
●燃料電池は、水素と酸素が反応する時に出る熱でお湯をわかすこともできます。使用する都市ガスのエネルギーの約40%が電気に、約40%が温水や蒸気になります。合計すると約80%が有効に利用できる、省エネルギーの点で優れた装置です。

環境にやさしい
●水素と酸素が反応して発電した結果、生まれる物質は水だけです。大気汚染の原因になるチッ素酸化物(NOx)がほとんど出ません。水素を作る際に二酸化炭素(CO2)が発生しますが、総合効率が高いので、同じ電気・熱を使った場合の発生量は少なくなります。環境にやさしいということです。

街の中でも静か
●燃料電池には、エンジンやタービンがないので、騒音や振動(しんどう)が発生しません。空気を取り入れるファンなどから少し音が出ますが、他の発電装置と比べるとたいへん低騒音・低振動(しんどう)です。

家庭用の燃料電池(エネファームなど)は、従来よりも省エネに取り組める一方、太陽光発電とは異なり余った電力を電力会社に売電することはできません。

また都市ガスとなる天然ガスは97%を海外からの輸入に頼っているため、高騰する可能性もあることなどデメリットもあります。

車の燃料となる水素ステーションの設備の拡大も必要ですし、何よりも価格が引き下がることが必要など実用化に向けてまだまだ課題は多そうです。でも温暖化や空気汚染改善にも繋がるであろう燃料電池に期待をしたいと思います。

最後までお読みいただきありがとうございます。
それではまた次回!