燃料電池自動車

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ボーイングの燃料電池実証機

燃料電池自動車(ねんりょうでんちじどうしゃ)又はFCVFuel Cell Vehicle)は、搭載した燃料電池から水素又は改質水素を燃料とし、空気中の酸素反応させて発電して電動機を駆動する車両である。水素のみを反応させる場合は電気自動車と同様、走行時にCO2CO,NOx,SOxなどの有害物質排出しない。

歴史[編集]

道路を走ることの出来る最初の燃料電池自動車(Allis-Chalmers製燃料電池トラクターを除く))[1]1966年昭和41年)にゼネラルモーターズによって製造され[2]、最初の水素自動車は1807年François Isaac de Rivazによって製造された。日本においては1969年昭和44年)、工業技術院大阪工業試験所において燃料電池自動車の試験が行われた。[3]これは電気自動車(軽トラック)の荷台に燃料電池を載せたものだった。

エネルギー効率[編集]

燃料電池自動車への利用が考えられている固体高分子形燃料電池の発電効率は30 - 40 % である。コンバインドサイクルを用いない一般的な火力発電所の効率が40 % 前後であることを考えると、この数字そのものは小さいとは言えないが、燃料となる水素の調達と取り回しで大きなエネルギーが消費されるため、燃料電池自動車をとりまくエコシステム全体としてみれば必ずしもエネルギー効率は高くはない。

まず自然界に採集可能な水素は存在しないため、副生水素を利用するほかは水の電気分解天然ガス改質などによって生成しなければならない。またトヨタ自動車(トヨタ)や本田技研工業(ホンダ)の車両は水素を350ないし700気圧圧縮して格納するが、これを標準状態理想気体として考えると1気圧から700気圧に圧縮するには1モルあたり約15 kJエネルギーが必要であるから、圧縮と冷却の効率を100 % とすると170 L のタンク一本につき22 kWh ものエネルギーが燃料を格納するためだけに消費されることになる。それゆえ、一般に燃料電池自動車の「en:Well-to-Wheell」効率は電気自動車に比べて大きく劣る。実際に、たとえば風力発電による電力を水素に変換し、燃料電池自動車に充填して使うよりも、そのまま電気自動車へと充電するほうが3倍程度効率が良いとされる[4]

なお、水素製造に投入するエネルギーに対し、製造された水素が貯蔵や輸送、発電を経て動力となり最終的に車のタイヤへと伝わる駆動エネルギーの比は、圧縮水素を使用する場合は22 %、液体水素の場合は17 % にとどまる[5]。これに対し、通常のガソリン自動車の効率は13 % 程度である[6]が、現代におけるガソリンのEPRは平均して300 % 程度であることから、ガソリン製造に投入するエネルギーに対する駆動エネルギーの比はおよそ40 % となる。なお、製造水素のEPRは製法にもよるが30 - 80 % 程度である。

分類と規格[編集]

燃料電池自動車は燃料電池と規格により分類され、[7] 他には定置型燃料電池の用途や可搬型燃料電池の用途の規格がある。

車載用燃料電池の詳細[編集]

全ての燃料電池は電解質正極陰極の3つの部品で作られている。[8]燃料電池の機能は既存の蓄電池と似ているが充電の代わりに水素を補給される。[9]固体高分子形ダイレクトメタノール形、リン酸形、炭酸溶融塩形、固体酸化物形、再生型等、異なる種類の燃料電池がある。[10]

2009年時点においてアメリカ合衆国で使用される大半の自動車はガソリンを使用しておりアメリカ国内で排出される一酸化炭素の60 % 以上と温室効果ガスの約20 % を排出している。[11] 一方、水素自動車は僅かな大気汚染物質しか排出しない。大部分は水とであるが燃料電池で使用される水素が再生可能エネルギーのみによって生産された場合以外は水素の製造工程において汚染物質を発生する。[12]

関連項目[編集]

脚注[編集]

  1. ^ HistoryWired: A few of our favourite things”. 2009年10月23日閲覧。
  2. ^ The First Fuel Cell on Wheels” (2008年10月21日). 2009年10月23日閲覧。
  3. ^ [1]
  4. ^ Ulf Bossel On Hydrogen” (2006年12月11日). 2009年6月2日閲覧。
  5. ^ Efficiency of Hydrogen PEFC, Diesel-SOFC-Hybrid and Battery Electric Vehicles (PDF)” (2003年7月15日). 2009年1月7日閲覧。
  6. ^ 電気自動車の開発と自動車の環境効率評価”. 国立環境研究所. 2013年12月4日閲覧。
  7. ^ FC Vehicle standards
  8. ^ "Basics", U.S. Department of Energy, Retrieved on: 2008-11-03.
  9. ^ "What Is a Fuel Cell?", オンライン燃料電池情報, Retrieved on: 2008-11-03.
  10. ^ "Types of Fuel Cells", U.S. Department of Energy, Retrieved on: 2008-11-03.
  11. ^ "Fuel Cells for Transportation", U.S. Department of Energy, updated September 18, 2009. Retrieved June 7, 2010
  12. ^ "Fuel Cell Vehicles", Fuel Economy, Retrieved on: 2008-11-03.

出典[編集]

Carr. "The power and the glory: A special report on the future of energy", page 11. The Economist, 2008.

外部リンク[編集]