Ｈ Ｅ 燃料電池応用の調査 Ｏ 発表者 脇田悠司 田中甲太郎 松本芳郎 担当教官 廉田 浩
目次 原理 メリット、デメリット 燃料電池自動車 コージェネ 携帯機器 総評
基本 水素と酸素から電気エネルギー供給する発電機 燃料極 H2 → 2H＋ ＋ 2e- 空気極 → H2O 全体の反応 Ｈ２Ｏ 燃料極 H2 → 2H＋ ＋ 2e- e- e- H2 H＋ O2 空気極 1/2O2 + 2H＋＋2e- → H2O H2 H2 燃料極 O2 電解質 空気極 O2 全体の反応 H2＋1/2O2 → H2O H＋ O2 H2 H＋
優れている点 １．温暖化防止 燃料を主に水素としているため、二酸化炭素がでない。 ２．省エネルギー効果 燃料を主に水素としているため、二酸化炭素がでない。 ２．省エネルギー効果 新エネルギーなため、資源の枯渇を防げる。 発電効率がよいため、少ない燃料でエネルギーを発生させられる。 熱エネルギーも利用可能。 ３．設備が簡単 簡単な設備で電気を発生させられるため、小型化が可能。
問題点 １．水素生成 ２．燃料電池自体 二酸化炭素を発生する。 原料に化石燃料を用いるのが主流。 原料から水素を生成できる割合が低い 二酸化炭素を発生する。 原料に化石燃料を用いるのが主流。 原料から水素を生成できる割合が低い ２．燃料電池自体 コストが高い。 性能が悪い。
燃料電池の主な種類 PEFC（固体高分子型燃料電池） SOFC（固体酸化物型燃料電池） DMFC（ダイレクト・メタノール型燃料電池） 電解質 廃棄物 触媒 PEFC（固体高分子型燃料電池） 触媒が白金、また電解質が高分子膜 低温で作動が可能で小型化に向いている。 燃料 空気 SOFC（固体酸化物型燃料電池） ＣＯを燃料に使用可、触媒が不要。 電解質は酸化物セラミックス 高温作動でエネルギー効率が高い。 DMFC（ダイレクト・メタノール型燃料電池） メタノールを燃料に使用可。 小型化に向いているが、出力密度が低い。 燃料電池
有力な使用用途 燃料電池自動車 モバイル機器用電源 コージェネレーション
燃料電池自動車
生産会社 トヨタ ホンダ 日産 ダイムラークライスラー スズキ Hyundai 中国上海汽車集団 GM etc.
構造
現状 航続走行距離 300km 最高速度 150km/h コストは一台一億円 政府省庁にリース販売のみ 実証実験に路線バス を利用
課題 燃料タンクの水素貯蔵量の向上 基幹部品などの低コスト化 水素ステーションの設置 寒冷地での非凍結
課題を解決 量産化 低価格化 普及
燃料電池コージェネ
コージェネとは co-generation system ガスタービンや燃料電池などを利用 発電と給湯などを同時に行う
特徴 数少ない実用化された燃料電池商品 高エネルギー効率
実用化 現在、東京ガスが燃料電池コージェネシステムの設置希望者を募集中 システム本体の価格が約120万円 保守点検等費用として10年で100万円の契約
問題点 高価格 低出力 天然ガスという化石燃料を使う
モバイル機器向け燃料電池
モバイル機器へ燃料電池が求められる理由 発電できる電力が大きいため駆動時間の増加が期待できる 従来のリチウムイオン電池ではこれから消費電力の増加していく携帯機器へ十分な電力を供給できない 燃料カートリッジを交換することにより駆動時間を延長できる。
現在の開発 最新のパソコン向け小型燃料電池の発表 小型燃料電池を用いた携帯音楽プレーヤー 携帯電話 リチウムイオン電池と同じ大きさで従来の４倍（約20時間）の駆動時間 小型燃料電池を用いた携帯音楽プレーヤー 写真は100mW型は横23mm×縦75mm×厚さ10mmと板ガム程度の大きさで、3.5mlの燃料で約35時間駆動する。 携帯電話 ワンセグ放送を20時間視聴可能になる（従来は２時間）
これからの動向 2007年のメタノール規制緩和に合わせ、各社が実用化する見込み。2008年ごろから続々登場 1つは、携帯電話の消費電力が飛躍的に大きくなること。国内では2006年にもモバイル向け地上デジタル放送（1セグ放送）がスタートし、世界的には第4世代携帯電話（4G）が視野に入ってくる。「2007年に4Gが導入されると、現在のバッテリーでは30分程度しか通話できない」（Samsung AITのチャン氏） 2つ目は、消費電力アップにリチウムイオンバッテリーの性能向上が追いつかないことだ。「リチウムイオンは限界に近づいている。燃料電池しかない」（NECの久保氏） そして3つ目は、航空機内へのメタノール燃料の持ち込みが2007年を目処に解禁される見込みであること 技術的な課題は触媒電極と電解質膜だけだと見ている。
総 評
総評 分野によってその主張する特徴が違う 果たして環境にやさしいのか？ モバイル機器では期待大、他分野では模索中 自動車、コージェネレーションなどでは、「環境にやさしい」 モバイル機器では、電力の大きさ 果たして環境にやさしいのか？ 発電時の反応自体は水素と酸素の反応だが水素をつくるのにCO2が発生する。 モバイル機器では期待大、他分野では模索中