燃料電池

電解質にリン酸H₃PO₄を使用するもので、技術的にはほぼ確立している。燃料に都市ガス(天然ガス)をつかったオフィスビルや集合住宅での利用が多く、180～210°Cの動作温度で発生する熱や水蒸気は、暖房や給湯などにつかわれている。しかし、都市ガス中には水素以外の成分もふくまれているため、それらを除去する必要がある。さらに改質器とよばれる装置で高純度の水素にかえる必要があり、システムが複雑になる欠点がある。

溶融炭酸塩型燃料電池は、溶融した炭酸塩などを電解質液に使用するもので、現在、開発がすすめられている。炭酸塩は常温では固体だが、650～800°Cの温度では液体となり、炭酸イオンの移動が可能になる。高温で発電をおこなうこの燃料電池は、一酸化炭素による発電が可能で、石炭ガスから生成するような、一酸化炭素と水素の混合物を、燃料として使用できる利点がある。また、高温で発生する水蒸気と排熱をつかいタービン発電機を駆動することができ、総合的な発電効率は高い。ただし、システム全体が大型化するため、一般住宅よりも事業用発電装置としての利用が有望視されている。

ジルコニア(ジルコニウム(IV) ZrO₂)の固体を電解質に使用する、固体電解質型燃料電池も開発中である。ジルコニアは、約1000°Cで酸化物イオンの導体となるので、水素、一酸化炭素、メタンを燃料とすることが可能になる。とくにメタンは高価な白金以外の陽極とも反応するので、発電コストをさげることができる。硫黄(いおう)や窒素化合物などの不純物が燃料に混入した場合、通常の燃料電池では性能が低下するが、固体電解質燃料電池には、それらの不純物の影響をうけにくいという長所もある。また、高温で発生する水蒸気と排熱をつかいタービン発電機を駆動することができ、総合的な発電効率は高くなる。

高温で発電をおこなう溶融炭酸塩型燃料電池および固体電解質型燃料電池は、陽極反応で生成する水が蒸気となって自然に蒸発する。低温の燃料電池では、生成する水を除去する方法が必要である。