Feb 18, 2013

燃料電池のまとめ


燃料電池は、電池というくらいなので
メカニカルな可動部が無いです。

原理は、水素原子を陽子と電子に分離して、
分離にもエネルギーがいるので借金となります。
電子流=電流には電気としての仕事を先にさせ(=発電)、
電子だけを見ると一時的には借金させている形です、
陽子流には特にに仕事をさせずに、
仕事を終えた電子と陽子に酸素を結合反応させて
分離の借金と電子がした仕事のの借金の返済を
結合化学反応エネルギーで返済するというものです。

借金といっても実際にお金がやりとりされる訳ではなく、
エネルギーの貸し借りがされる訳でもありません。

もう少し正確に表現すると、
電子と陽子と酸素の反応が起きる場所があり
そこが負圧のように電子と陽子と酸素を吸い込むので
吸い込まれる力で電子と陽子と酸素が流れ込みます。
吸い込まれる電子の流れのところ(=電線)に
モーターとかが並べてあるので、
モーターが回るということです。

燃料電池はとても素晴らしいのですが、
水素ガスを主燃料として使うという原理なので、
水素ガスの性質からくる取り扱いの難しさがあります。

水素ガスは、常温では常に気体です。
つまり圧縮して保管することになります。
液化水素の沸点は、-252.6℃と
あらゆる物質で最低のレベルです。

水素分子は小さすぎて、どんな物質でもすり抜けてしまいます。
高圧に圧縮すればするほどすり抜けやすいのです。

つまり高圧の水素タンクは、かさばる上にエネルギー容量が少ない、
しかも中身が漏れているのです。

この水素ガスの取り扱い難さは、
原理的に解決できない難問です。

そこで、天然ガス=都市ガス=メタンガス=CH4を
利用する家庭用の燃料電池は、
前段としてメタンガスと水を反応させて
水素と一酸化炭素にします。
この一酸化炭素は燃やして二酸化炭素にします。
(メタンの水蒸気改質による水素製造)

CH4 + H2O ==> 3 H2 + CO + (吸熱反応)

2 CO + O2 ==> 2 CO2 + (発熱反応)

この一酸化炭素は燃やして二酸化炭素にするときは
発電できず熱だけが出てきます。

もちろん、燃料電池トータルでは発熱しますね。

太陽電池は燃料が不要ですが
燃料電池は、燃料が必要という性質があります。

燃料電池の価格が問題です。
家庭用の燃料電池の装置価格は、まだ200万円します。
いくらだったら普及するのでしょうか、
多分一年分の電気料金ぐらいかなと思います。