燃料電池は、
燃料と
酸化剤が反応することによって化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置です。主に
水素と
酸素を用いるこの技術は、
燃料を持続的に供給することによって、エネルギー源としての特性を発揮します。一般の
電池が内部に蓄えたエネルギーを放出するのに対し、
燃料電池は
燃料を供給する限り、継続的に電気を生成することが可能です。最初の
燃料電池は1838年にウィリアム・グローブによって発明され、システムの開発はその後も続けられ、商業化も進展しました。
燃料電池の主な種類には、固体高分子形
燃料電池 (PEFC)、りん
酸型
燃料電池 (PAFC)、溶融
炭酸塩型
燃料電池 (MCFC)、固体
酸化物型
燃料電池 (SOFC) があります。いずれの形式も、陽極と陰極、
電解質が含まれており、各種類によって使用される
電解質や動作温度が異なります。
- - 固体高分子形燃料電池 (PEFC): 80〜100℃で動作し、即座に起動できる利点があります。ナフィオンなどのイオン交換膜を使用して、プロトンを通過させることで電気を生成します。主に自動車などの小型用途に利用されますが、白金触媒を使用するためコストが高いという課題もあります。
- - りん酸型燃料電池 (PAFC): 200℃程度で稼働し、発電効率は約40%です。白金触媒を使用しているため、燃料中の一酸化炭素によって劣化しますが、耐久性の高いシステムとして採用されています。
- - 固体酸化物型燃料電池 (SOFC): 高温条件で運転(700〜1000℃)し、電解質として酸化物を使用します。非常に高い発電効率(56% LHVまで達成)を実現でき、特に大型システムでの導入が期待されています。
燃料電池は商業施設や住宅、産業用、さらには交通機関に至るまで多岐に渡る用途に利用されています。特に、
自動車やバス、フォークリフトなどへの搭載が進められています。また、災害時の非常用電源やリモートエリアの電力供給にも役立つ存在です。
燃料電池技術は発展を続けていますが、普及に向けた課題も残されています。コストの高さ、効率の向上、耐久性の問題などが挙げられ、これらを克服するための研究開発が進められています。特に、
再生可能エネルギーと組み合わせたシステムや、改良型の
触媒開発が期待されています。
今後も、
燃料電池技術が持続可能なエネルギーソリューションへの鍵となることが期待されます。環境負荷を軽減し、エネルギーの効率的な利用を推進するための重要な手段として、その需要はますます高まるでしょう。