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燃料電池

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解説テキスト

【状況】
燃料電池は、水素を使った発電装置。
燃料電池の原理は、簡単にいえば、水素と酸素を化学反応させて、水を作る。実は水素と酸素が別々でいるときよりも、水でいるときの方がエネルギーが少ない。だからこの化学反応の最中には余ったエネルギーが外に放出される。これが電気エネルギー。
この化学反応は、中学校で勉強する「水の電気分解」とまったく逆の反応。
水の電気分解のときには、電解質(電子を動きやすくする物質)を加えた水に電気を流して(加えて)、水を水素と酸素に分ける。水でいるよりも水素と酸素として別々でいる方が持っているエネルギーが多いから、電気エネルギーを外から加えてあげる必要があったのだ。
ふつうの実験では、酸素を燃やしてしまうが、水素と酸素ができたあとに電気の線を取って、電球をくっつけるとわずかに光る!水素と酸素がもとに戻ろうとして反応し、電気ができたのである。これが燃料電池の原理。

【分析】
実は燃料電池の原理は、だいぶ昔から知られていたが、実際に使おうとすると根本的に、水素をいったいどこからもってくるのかが問題となる。
空気中に酸素は20%含まれるが、水素はたったの0.01%。ほとんどないに等しい。そこで、現在は、天然ガスなどの化石燃料から水素を取り出して燃料電池に利用する方法が使われている。しかし、水素を取り出したあとのガスは二酸化炭素が多かったりと化石燃料を使う限りは環境への負担があることに変わりない。

【結果】
現在、環境負荷を下げるためにリサイクル可能な原料によって水素を作る研究がされている。なんらかの解決策が開発できれば、排出物が水だけという夢のエネルギーサイクルになる。


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