図解まるわかり 電池のしくみ

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 固体酸化物形燃料電池、固体酸化物、酸素イオン

長時間使用できる燃料電池

5-8

電解質を液体から固体へ

液体の電解質を用いた燃料電池は、長時間使用し続けると電極などが腐

食するという課題があります。そこで固体電解質を用いたのが固体酸化物

形燃料電池（SOFC）です。すべて固体で構成されて、高温運転のため

改質器が不要となる簡素な装置です。燃料に制限もなく、家庭用エネルギ

ー「エネファーム」（ 5-12）への実用化が進んでいます。

酸素イオンが電解質を移動

固体電解質には、高温で酸素イオンを通過させる固体酸化物（セラミッ

クスの安定化ジルコニア）を用いています。燃料には一酸化炭素も使えま

すが、今回は水素を用いた電池の化学反応を解説します（図5-18）。

高温の電解質中には、固体酸化物が溶けて、酸素イオンがあります。燃

料極に水素を供給すると、電解質中の酸素イオンと反応して水を生成し、

電子を放出します。

燃料極から放出された電子は導線を通って、空気極に移動します。移動

してきた電子は、空気極に供給された酸素と反応して、酸素イオンを生成

します。全体の反応は、すべての燃料電池と同様になります。

燃料極：H

2

+O

2

→H

2

O+2e



空気極：4e



+O

2

→2O

2

反応全体：2H

2

+O

2

→2H

2

O

酸素イオンが電解質中を移動するので、固体酸化物形燃料電池は、酸素

イオンを用いるアニオン交換型の燃料電池といえます。また、700 〜

1000 度の高温運転のため、材質は耐熱性のセラミックに制限され ...