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燃料電池のしくみ・特徴

 燃料電池は,水の電気分解の原理を利用し,水素と酸素を化学反応させて直接電気を発生させる装置です。
 一般的な発電方法では,石油,石炭,ウランなどの燃料を燃やして水を沸騰させ,蒸気の力で発電機を回して電気を作り,化学エネルギー・核エネルギー→熱エネルギー→運動エネルギー→電気エネルギーと形態が変わりますが,燃料電池では,化学エネルギー→電気エネルギーと,燃料から直接電気エネルギーを作ります。

発電のしくみ

 天然ガス,メタノールなどを使って作った水素ガスを燃料電池本体に送ると,マイナス電極で水素イオン(H+)と電子(e-)に分離し,水素イオン(H+)は電解質層を伝ってプラス電極へ移動し,電子(e-)は外部回路を通ってプラス電極へ電流として流れます。
 プラス電極では,外部から供給された酸素が,外部回路を流れてきた電子を受け取って酸素イオン(O2-)となり,水素イオン(H+)と結合して水(H2O)になります。

発電のしくみ(イメージ図)

燃料電池の特徴

  • 排出ガスには,環境汚染物質がほとんどなく注1,振動や騒音も少ないため,ビルの内部や市街地にも設置可能。
  • 水素を取り出すのに,天然ガス,メタノールなど各種の燃料が使えるが,水素製造時に二酸化炭素が排出される。
  • 排熱利用(冷暖房や給湯)とあわせてエネルギー効率を高くできる。
  • 建設工期が短い。
  • 低コスト化,電池寿命の延伸,信頼性の向上の課題がある。
    注1 供給ガスに環境汚染物質がない場合