太陽生活用語集

燃料電池（ねんりょうでんち）

水素と酸素などを化学反応させて電気を発生させる装置。英語の名前であるFuelCell（Fuel＝燃料、Cell＝電池）を和訳したため燃料電池と呼ばれています。「電池」といわれると、身近な乾電池や充電池のように「内部に電気を貯めてある（蓄電されている）物体」をイメージしがちですが、燃料電池で継続的に電気を得るには、発電に必要な水素の継続的な供給が必要で、「蓄電」ではなく「発電」をイメージしたほうが正しいでしょう。そもそも「電池」には「化学的な反応で電気を起こす装置」という広い意味があり、「燃料電池」も電池の仲間になっています（乾電池や充電池も、内部で化学反応を起こして電気を作っています）。

家庭用燃料電池として身近なものとしては、ガスから水素を取り出し、これを空気中の酸素と反応させて電気と熱を作るエネファーム（→用語解説）があります。これ以外にも、水素燃料で電気を作り、車を動かす燃料電池車（ホンダ FCXクラリティなど。→ホンダのFCXクラリティ公式サイト）、工業用の大規模コージェネレーション・システム（大規模発電設備）などが燃料電池の技術を利用しています。

燃料電池の原理

小中学校の理科の授業で、水を電気分解して、水素と酸素を発生させる実験をした経験があるでしょう。水（H2O）は、水素原子（原子記号＝H）が2個と、酸素原子（原子記号＝O）1個が結合した物質です。これに電気のエネルギーを加えると、H2Oの中の水素と酸素が分離して、水素ガス（H2）と酸素ガス（O2）になります。これを水の電気分解といいます。

水の電気分解
水（H2O）に電気を加えると、酸素ガスと水素ガスに分解する。

燃料電池は、この水の電気分解とは逆の反応を起こして、水素と酸素を反応させて水を作り、その際に発生する電気エネルギーを取り出します。電気とともに生成されるのは水であり、二酸化炭素などを発生しないクリーンなエネルギー源といえます。

燃料電池の原理
水の電気分解とは逆の反応。酸素ガスと水素ガスを反応させて、電気エネルギーを得る。

燃料電池の特徴

燃料電池の特徴の1つは、燃料が持っている化学的なエネルギーを効率よく電気エネルギーに変換できることです。石油や石炭などを利用する従来型の発電では、石油を燃やすなどして熱を発生させ、この熱エネルギーでタービンなどを回転させて運動エネルギーに変換し、発電機を駆動して電気を発生させます。つまり熱エネルギー→運動エネルギー→電気エネルギーと変換されるわけですが、この過程でエネルギー損失が起こります。

エネルギーの変換ロスが小さい燃料電池

これに対し燃料電池では、燃料が持つ化学的なエネルギーを直接的に電気エネルギーに変換しますから、途中での損失が大きく低減されます。

また発電所で作られた電気は、消費地に送電される過程でも送電ロス（総発電量の5％ほど）があります。これに対し燃料電池は、消費地で発電するため、発電後の送電ロスもほとんどないという長所があります。

家庭用燃料電池 エネファーム

燃料電池の原理を利用した家庭用機器として、ガス会社が販売している家庭用燃料電池コージェネレーション システムのエネファームがあります。

家庭用燃料電池コジェネレーション・システム「エネファーム」
（写真提供 東京ガス／パナソニック）

エネファームでは、ガス会社から供給されるガスから水素を取り出し、これを空気中の酸素と反応させて発電します。またこの反応の過程で発生する排熱を給湯に利用します。