页面ID:107700更新日期:2023年1月29日
从这里开始就是正文。
燃料电池是什么?解说历史、关注的理由、用途以及山梨县的搭配
燃料电池是通过氢和氧的化学反应产生电力的装置。开发当初的目的是作为宇宙飞船的能源使用,但是近年来人们对环境问题的关心高涨,作为清洁能源也开始关注一般利用。
这篇报道基于燃料电池的基本知识,详细解说受到关注的理由、用途、优点和缺点等。为了介绍山梨县普及的措施,请务必参考。
燃料电池是什么?
燃料电池是氢和氧反应后发电的装置。通过向水冲电分解成氢离子和氧离子的“电解”相反的化学反应,产生电能和热能。氢一般是将天然气和甲醇改质后制成的。氧气从大气中吸收。
燃料电池的特征是用正电极板和负电极板夹着电解质膜的构造。正电极板和负电极板有很多细微的沟,外部空气供给的氧气和氢分别通过电解质膜隔开的沟两侧的话,就会产生化学反应。一旦发生化学反应,电就会产生热量。
燃料电池的历史
燃料电池从1960年代开始在美国的NASA,作为宇宙飞船的能源进行了研究。燃料电池发电的时候,不产生二氧化碳,而是生成水。因此,燃料电池可以防止宇宙飞船内的污染,生成的水可以作为饮用水使用,因此被选为宇宙飞船的能源来源。
虽然燃料电池在一般使用中没有普及,但是在世界范围内对环境问题的意识提高的时候,作为清洁能源备受瞩目。从1990年代开始,研究开发变得活跃起来。
在日本,1978年文科省在山梨大学设置了“燃料电池实验设施”。2008年作为新能源·产业技术综合开发机构的事业被采纳,设立了日本最大的燃料电池研究据点“燃料电池纳米材料研究中心(现:氢燃料电池纳米材料研究中心)”。现在,作为燃料电池最先进的研究所,以能解决环境问题和社会问题的“氢能源社会”为目标进行研究。
出处:国立大学法人山梨大学氢燃料电池纳米材料研究中心“中心概要”
燃料电池受到关注的理由
2020年政府宣布,作为全球变暖对策,在2050年之前以碳中性为目标。碳中性是指从二氧化碳等温室效应气体的排放量中减去森林等吸收量后的数值为零。
出处:脱碳门户网站“碳中性”
为了实现碳中性,有必要控制传统化石燃料的使用,开发不产生温室气体的新能源。在对环境影响较小的清洁能源中,氢也备受瞩目。作为从氢和氧的电化学反应中取出电的装置的燃料电池,在发电时会排出水和热,但是作为温室效应气体的二氧化碳不被排出。因此,燃料电池作为能为碳中性做出贡献的新系统而备受期待。
燃料电池的用途
燃料电池如果是固定的,可以作为发电设施、办公楼、家庭等的供电系统使用。另外,面向移动体,作为汽车和船舶的动力源被使用,其特征是可以广泛应用。
在这里,作为与我们生活密切相关的东西,介绍燃料电池汽车和能源农场。
燃料电池汽车
搭载燃料电池,用发电的电转动马达行驶的汽车被称为燃料电池汽车(FCV)。因为以电力为动力,所以可以说是电动汽车的一种吧。通常的电动汽车,从外部给搭载的电池充电,用那个电力行驶,不过,燃料电池汽车有一边发电一边行驶的特征。
燃料电池汽车的动力源燃料电池,在“氢站”补给高压氢,从外面的空气中吸收氧气,引起化学反应发电的结构。化学反应时生成的水会被排出到车外。与汽油车不同,因为不排放废气,只排出水和热,所以被用作环保的汽车。
能源农场
能源农场是利用从城市煤气和LP气体中取出的氢和空气中的氧来制造电力的家用燃料电池。化学反应的时候,是只放出水和热,是不产生二氧化碳的环境友好的系统。作为家庭用而制作,燃料电池的排热可以用于洗澡等热水。因为是使用城市煤气和LP气体发电,所以有节电效果也是优点之一。
另外,能源农场作为灾害对策也可以期待。在能源农场发电中,即使发生灾害等停电,也有可以继续发电,直到最大使用电力和热水持续使用电力和热水的机型。
燃料电池的优点和缺点
燃料电池有各种各样的好处。燃料电池的主要优点有以下几点:
- 能源效率高
氢和氧发生化学反应的时候,和电一起也会产生热量。因为可以将产生的热量用于热水等,所以可以说能源利用的效率很高。 - 发电时排出的只有水
燃料电池是用化学反应发电的,所以不使用引擎和涡轮等,发电时几乎不会产生振动和噪音。 - 发电时排出的只有水
发电的时候,只排出水和热,作为环保的清洁能源被实用化。
其次,燃料电池的坏处是成本高。燃料电池本身的价格很高,一般家庭用的燃料电池,引进需要一定的成本。另外,燃料电池汽车也以高价销售,一般家庭普及的话门槛很高。国家和自治体为了导入燃料电池而整备了补助制度,正在着手解决成本方面的课题。
山梨县关于燃料电池的搭配
山梨县以氢燃料电池相关产业的集成、振兴为目标,正在进行相关产业的招揽、培养和启发活动。
此外,山梨大学联合开设了培养县内从事氢燃料电池产业的人才的“氢燃料电池产业技术人才培养讲座”。在研究机关聚集的山梨县,关于氢和燃料电池的专业人才也很多是其特征。为了从活跃在氢燃料电池领域第一线的技术人员那里学习氢·燃料电池相关技术,对于考虑加入氢·燃料电池产业的企业来说,这是很大的好处。
此外,以燃料电池汽车和氢站的普及为目的,山梨县于2014年7月制定了“山梨县燃料电池汽车普及促进计划”。将燃料电池汽车作为公用车导入,对相关企业进行补助,推进环保燃料电池汽车的普及启发。
总结
燃料电池是从氢和氧的化学反应中获得电能的装置,因为只排出水和热,所以作为环境负荷少的动力源而广为人知。因此,在以碳中性为目标的世界性努力中也备受瞩目。燃料电池用途的代表例子是燃料电池汽车和家用能源农场。一方面高能效率和噪音少等优点也很大,另一方面,成本高的解决等成为课题。
山梨县以氢燃料电池相关产业的集成、振兴为目标,致力于研究开发设施的集成和人才培养等。同时,环保燃料电池汽车的普及也在进行中。
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