咪啪咪啪子
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-------------- 燃料電池は,水の電気分解の原理を利用し,水素と酸素を化学反応させて直接電気を発生させる装置です。 燃料電池では,化学エネルギ→電気エネルギーと,燃料から直接電気エネルギーを作ります。 発電のしくみ 天然ガス,メタノールなどを使って作った水素ガスを燃料電池本体に送ると,マイナス電極で水素イオン(H+)と電子(e-)に分離し,水素イオン(H+)は電解質層を伝ってプラス電極へ移動し,電子(e-)は外部回路を通ってプラス電極へ電流として流れます。 プラス電極では,外部から供給された酸素が,外部回路を流れてきた電子を受け取って酸素イオン(O2-)となり,水素イオン(H+)と結合して水(H2O)になります。 燃料電池の特徴 •水素と酸素から電気を生み出すクリーンなエネルギーとして、排出ガスには,環境汚染物質がほとんどないです •コストが高いため低コスト化の課題があります。 従来の化石燃料のように有害物質を排出せず、エネルギー効率にも優れているため、地球の環境問題やエネルギー問題を解決するものとして、世界中で積極的に開発が進められています。 スタックとは、「積み重ね」を意味している。セルのプラス極(酸素極)とマイナス極(水素極)には数多くの細い溝があり、この溝を外部から供給された酸素と水素が電解質膜をはさんで通ることによって反応が起こり、電気が発生します。1枚のセルの出力は限られていますので、必要な出力が得られるよう、多くのセルを重ねます。このセルを重ねて一つのパッケージにしたものを燃料電池スタックと呼びます。 水素と空気中の酸素を反応させて電気を発生させるFCV (燃料電池車)の心臓部 高圧水素タンク 燃料電池車(FCV)において、発電用燃料の水素を貯蔵する高圧タンク。 高圧水素タンクは円筒カプセル形で、高分子材料(樹脂)製の本体部、その外側を補強するCFRP(炭素繊維強化プラスチック)製のアウター部、そして口金などで構成される。 FCVの燃料である水素は原子径が小さく、金属材料では透過したり、金属を劣化させたりする可能性があります。このため、タンク本体は金属材料ではなく、樹脂材料が最適 燃料電池車用主要部品 セパレーター:電池内部で正極と負極を隔離し、電解液を保持して両極間でイオンが行き来ができるようにするための材料 3Dファインメッシュ流路: 燃料電池空気極側の流路を構成する「3Dファインメッシュ流路」と呼ばれる3次元的な微細格子構造を持つ部品 セル用ガスケット: 燃料電池内で水素と酸素の流路を保ちつつ、発電によって生成される水の排水性を高めるシール部材である 触媒(しょくばい):化学反応の反応速度を速める物質 専用エアコンプレッサー:燃料電池に必要な酸素を供給する部品 水素循環ポンプ:発電時に未反応の水素と発生する水を効率良く循環させる 高圧水素供給バルブ:燃料電池車に搭載している水素タンクから供給される約700気圧の高圧水素ガスを、燃料電池スタック※で使用可能な圧力近くまで減圧するためのバルブです また、「減圧弁」:バルブから供給された高圧水素を下流のスタックで使用可能な圧力まで減圧する。 「高圧水素供給バルブ」と「減圧弁」を燃料電池自動車に搭載するため、量産車に必要な耐久性の実現をする スタック:水素と空気中の酸素を反応させて電気を発生させるFCV (燃料電池車)の心臓部 タンク向け炭素繊維:FCVの燃料である水素を入れる車載用炭素繊維強化高圧水素タンクの素材 高圧水素用ステンレス鋼:高圧水素ガス環境下で生じる水素脆化を克服する。 タンクライナー用ナイロン材:水素透過防止性能を持ちながら、水素ガスの充填や放出などでタンク温度が急激に変化した場合の耐久性。 参考資料 研究開発は盛んに行われているが、一定以上の事業規模を持つ企業はまだ非常に少なく、今後の参入が待たれる状況である 燃料電池スタックの開発ではカナダが先行していたが、本田やトヨタ等では独自の開発を進め、化学反応時に発生する水(水蒸気)が氷点下では凍結してエンジンが始動できなくなるのが大きな問題点であったが、両社ともに-20~-30℃くらいでも始動する燃料電池スタックの開発に成功している。
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