図解まるわかり 電池のしくみ

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 水素、エネルギー効率、多孔性の構造

5-3

大きなエネルギーの

カギを握る水素

水素は理想的な燃料

燃料電池で注目したいのは、燃料として水素を使うところです。水素は

電気を使って水から、石油や天然ガスなどの化石燃料、メタノールやエタ

ノールなどのバイオマス、下水汚泥や廃棄物などさまざまな資源から作る

ことができます。また製鉄所や化学工場などでプロセスの中で副産物とし

ても水素が発生します（図 5-6）。水素は、燃やしても二酸化炭素など排

ガスを排出せず、大きなエネルギーとなります。この理想的な燃料である

水素を活用したのが燃料電池なのです。

例えば火力発電では、ガスを燃やして湯を沸かし、高温高圧の蒸気を作

り、それで発電機のタービンを回して電気を作ります。つまり熱エネルギ

ー、運動エネルギーを経て、やっと電気エネルギーを生み出します（図

5-7）。燃料電池では、燃料から化学反応で直接、電気エネルギーに変換さ

れ、途中のエネルギー損失が少なく、エネルギー効率がよいといえます。

単純だけど難しい化学反応

燃料電池の化学反応式は単純ですが、特に次の空気極（正極）での水素

イオン、酸素、電子の化学反応は、実際には難しい反応です。

空気極：4H

＋

+4e



+O

2

→2H

2

O

水素イオンは液体、酸素は気体、電子は固体の中に存在しますから、

「三者が出合う場所」でしか反応は起こりません（図 5-8）。電流を大きく

するには、反応を起こす場所、つまり「三者が出合う場所」を増やすため

に、細かい穴の多い電極にする必要があります。細かい穴の中に電解質が ...