エコロジーを考えよう・省エネ塾

燃料電池

燃料電池は、これからのエネルギーとして本命と言われています。たくさんの電気を作るには、たくさんの熱を出します。燃料電池には大型のものから小型のものまであり、大型の燃料電池は、工場やビル、分散発電に使用され、小型の燃料電池は家庭用、自動車用などに使用されます。発電しながら排熱を暖房などに利用するコージェネレーションも注目されています。

燃料電池とは

水素と酸素が化合するときに出るエネルギーをそのまま電気に変える電池です。二酸化炭素など温室効果ガスの排出がありません。アルカリ型燃料電池、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体高分子型燃料電池などがあります。

燃料電池の歴史

燃料電池は、1801年、イギリスのデービー博士によって原理を発見され、1839年にイギリスのグローブによって燃料電池の実験に成功しました。このときは蒸気機関の実用化が進んだ時代で、燃料電池の実用化は遅れてしまいました。

燃料電池の仕組み

アルカリ型燃料電池

燃料電池は、水の電気分解の原理と逆で、水素と酸素を反応させて電気と熱を同時に取り出します。水の電気分解は、水+電子=水素+水酸化イオンとなります。主に水酸化ナトリウムなどの電解質を加えて分解します。燃料電池では、水酸化カリウムを電解質に使用します。

リン酸型燃料電池

作動温度が150℃〜200℃の工業用、業務用コージェネレーションに使用されています。電解質にリン酸を使用します。大型燃料電池のFCG-1計画、小型燃料電池のTARGET計画を経て、1992年から病院やホテルなどで商品化されています。

溶融炭酸塩型燃料電池

作動温度が650℃〜700℃の、大規模のコージェネレーション用、分散配置電気事業用、離島発電用に使用されています。

固体高分子型燃料電池

作動温度が常温〜90℃の、家庭用コージェネレーション用、自動車用、モバイル機器用に用いられます。フッ素樹脂系イオン交換膜を電解質に使用しています。小型化ができて、大量生産に向いています。現在は実用間近な段階です。

燃料電池の長所・短所

燃料電池の良いところは、水素と酸素があれば作れるところです。日本でも輸入に頼らずに資源を確保することができます。石油や石炭のように燃料を燃やす必要がないので、都市部でも発電所を作ることができます。短所はコストが高いことです。リン酸型では、1kwあたり、40万円もかかります。固体高分子型燃料電池は、自動車に搭載される予定で、家庭でも普及されるくらいのコストダウンが期待されています。

燃料電池の利用方法

燃料電池の自動車

クリーンエネルギー車の一つで、排気ガスを出さず、水が出る車です。燃料電池は、電極と電解質膜を何枚も重ね、ひとつにしています。この電極と電解質膜をセルと言い、ひとつにしたものを燃料電池スタックと言います。燃料電池の自動車は、小型軽量化され、騒音が減少されます。現在、水素をどのように積むかの研究が進められています。また、水素を充電するガソリンスタンドのような設備も必要です。2002年にトヨタが燃料電池の自動車「FCHV(Fuel Cell Hybrid Vehicle)」を日本とアメリカで限定販売しました。

スペースシャトル

燃料電池の実用化は、スペースシャトルにありました。ジェミニ計画、アポロ計画があり、1930年代に開発が行われ、1950年代から実用化されました。ジェミニ5号では高分子型燃料電池が搭載され、アポロではアルカリ型の燃料電池が搭載されました。現在の固体高分子型燃料電池では、フッ素樹脂系イオン交換膜が使用されていますが、この時の固体高分子型は開発が中止されてしまいました。

パソコン

燃料電池を使用することで、更に小型化、軽量化が進むと考えられています。

家庭用燃料電池

家庭用の小型燃料電池とマイクロコージェネレーションシステムとの併用で、エネルギー効率が最大80%になると考えられています。

エネルギーシフト

これまで、エネルギーは、大規模で集中型のエネルギーが求められてきました。現在は、小型、分散化することが求められています。偏った地域に発電所を作っていると、何かあったときの対応に遅れるだけでなく、離れた地域の送電のコストや、資源を運ぶためのエネルギーやコストもかかるからです。これをエネルギーシフトと言います。化石エネルギーから自然エネルギーへシフトするだけでなく、電気は、自分たちで作り、自由に選べるようにならなければなりません。

燃料電池の団体

燃料電池開発情報センター(FCDIC)

Fuel Cell Development Information Centerの略です。燃料電池の技術開発、導入、普及促進を目的とした、1986年に設立された団体です。会報の発行、研究会、シンポジウムの開催などを行っています。219社の正会員、65名の学術会員、特許庁などの特別会員で構成されています。

燃料電池実用化推進協議会(FCCJ)

Fuel Cell Commercialization Conference of Japanの略です。燃料電池の実用化と普及に向けて、問題提起された課題を検討し、解決する団体です。130社のメンバーがいます。

今すぐ出来る!エコアイデア集

使用済みティーパックのリサイクル

紅茶を飲んだあとのティーパックでステンレスの台所周りを磨くと驚くほどきれいになります。また、グリルの受け皿に水と一緒にティーパックを入れて魚を焼くと嫌な臭いがせず、香ばしい焼き上がりになります。後片付けの嫌な臭いもなく洗うのが楽になります。緑茶やコーヒー殻も使えます。

お弁当の仕切り

お弁当の仕切りにはアルミカップや紙製のカップを使用されている方が多いと思います。 これが、使用済みのマヨネーズの空き容器が代わりになってくれます。 空き容器の底を3cmぐらいに切ると、何回でも使えるおかず入れになります。 お弁当箱に合わせて高さを揃えたり、500g・1kgの容器で何個か作っておくと便利ですよ。