燃料電池とは？ 特徴・活用事例・おすすめ関連製品をご紹介します

燃料電池とは？

燃料電池とは、燃料となる酸素と化学物質を化学反応をさせることで電気を取り出す電池のことです。酸素と反応させる物質には様々なものが利用可能ですが、一般的には水素・メタノール・ヒトラジンを用いたものが実用化されています。

燃料電池は一般的に普及している蓄電池のように電気を溜めておくタイプの電池ではありません。溜めることができない一方で、燃料を供給し続けることによって長時間連続して電気を取り出すことが可能です。

過去にはアポロ計画等の宇宙船で活用されたこともある燃料電池ですが、近年では燃料電池自動車や家庭用年利用電池としての普及が進んでいます。

燃料電池の仕組み

燃料電池の仕組みは、水の電気分解の仕組みを逆に利用することで電気をつくっています。水素と酸素の粒がくっついた状態で水が成り立っていますが、電気を流すと水は酸素と水素に分解されます。 燃料電池はこの電気分解の逆の仕組みを利用したものであり、水素と酸素がくっつく際に生じる電気と熱を活用します。
つまり、水素と酸素を水に戻す際に発生する電気を溜めているのが燃料電池の仕組みとなります。

地球温暖化の抑制に貢献できる燃料電池

燃料電池の普及が求められている背景には地球温暖化の問題があります。というのも、日本の主要エネルギーは石油・石炭等の化石燃料に依存しており、化石燃料を消費する際に排出される温室効果ガスの削減が地球温暖化の観点から重要課題となっているからです。

そのため、温室効果ガスを発生しない新しいエネルギー源が求められているわけですが、その期待の一端を担っているのが燃料電池です。燃料電池は発電する際に水のみを排出するクリーンなエネルギーであるため、今後さらなる実用化に向けた普及が期待をされています。

燃料電池のおすすめ関連製品

二次電池向けクイック・コネクトソリューション

電気自動車(EV)が世界的なブレイクスルーを遂げるためには、充電がよりしやすく、より迅速かつ効率的にならねばなりません。出力が高いほど多くの熱が発生するため、効率的な温度管理が必要となります。

液冷は既に高性能コンピューティングにおいて成功を収めています。そしてこれが現在、EV充電ステーションでの高速で効率的な充電を阻む壁を打ち破る鍵となっています。クイック・カップリングは、液冷システムにおいて重要な役割を果たしており、バッテリー式電気自動車（BEV）の急速充電を可能にする上で、信頼性の高い接続を提供するとともに設置やメンテナンス作業を容易にします。

インバータ式溶接電源

日本アビオニクス株式会社のインバータ式溶接電源は、高精細な制御を実現可能とするインバータ方式高機能溶接電源です。システムヘッドと組み合わせて使用します。

インバータ周波数自由選択式、127stepフリースタイル通電プロファイルの搭載が、様々な溶接シーンで高信頼性溶接を実現します。また、遠隔操作が可能なプログラムBOXにより、溶接電源の自動機組み込みにおける配置自由度が向上。自動機搭載型として堅牢性も備えた最新の溶接電源です。

ソリッドステート型マイクロ波電源

PLL発振器、トランジスタ増幅方式の2450MHzマイクロ波発振装置です。
従来のマグネトロンタイプに比べ、発振周波数・発振波形、出力電力の安定性に優れています。パルス発振、位相制御、アナログ制御などのオプション対応も可能です。

マルチガスライダー

LIDARによるマルチガス計測装置です。
対象が可燃性ガス・毒性ガスの場合でも遠隔から非接触で計測可能です。トレーサーガス，プローブは使用しません。
3次元的にガスの空間濃度分布を表示し，ガス濃度，漏洩箇所までの距離，空間濃度分布を計測できます。幅広いガス種に簡易な変更により対応可能です。
昼間屋外計測可能です。

水素計測用流量計

微小流量から大流量まで対応できる水素計測用の各種流量計を取り揃えております。

燃料電池の特徴

燃料電池の特徴として「クリーン」「長く使える」「高効率」「静か」の4点をご紹介いたします。

クリーン

先ほども紹介しましたが、燃料電池が注目されている一番の背景には、燃料電池がクリーンなエネルギーである点にあります。発電時に発生するのは水だけであり、二酸化炭素や大気汚染に関わる物質をほとんど排出しないため、持続可能なエネルギーとして期待をされています。

長く使える

酸素と水素を供給し続けることができれば、理論的はいつまでも発電をさせることが可能です。

高効率

発電と同時に生じる排熱もエネルギーとして活用（コージェネーションシステム）することで、従来のエネルギー効率と比較して2倍近い高効率で発電することが可能です。また、電気を必要とするあらゆる場所で発電ができるため、送電することによって失う電力も少ない発電方法と言えます。

低騒音

エンジン・タービンと比較して低騒音かつ低振動です。

燃料電池の活用事例

燃料電池の用途には様々なものがありますが、特に燃料電池自動車はクリーンな自動車として地球温暖化の抑制に有効なソリューションとして期待されています。
ここでは、燃料電池自動車の新たな活用事例として「燃料電池バス」「燃料電池タクシー」「燃料電池フォークリフト」をご紹介します。

燃料電池バス

CO2を排出しない燃料バスは、CNGバスや電気バスと並んで普及が期待されている新しいタイプの「環境に優しいバス」です。加えて、燃料電池バスは災害地に電気を供給できる非常用電源としての活用も期待できます。経済産業省が委託した事業のレボートによると、燃料電池バスからの給電によって、避難所の4〜5日分の電力を賄うことが可能であるという試算も出ています。

燃料電池タクシー

タクシーも二酸化炭酸排出の抑制が期待されている業界の一種で、全国ハイヤー・タクシー連合会は、2020年に2010年度比20%のCO2削減を目標に掲げています。現在、ハイブリット車・電気自動車の普及が進んでいますが、燃料電池自動車の導入もこの流れに対しての貢献が期待できます。
海外の事例としては、ロンドンが2013年のロンドン五輪の際に燃料電池を搭載した燃料電池タクシーを活用しました。

燃料電池フォークリフト

工場や倉庫で用いられるフォークリフトは、排出ガス低減のためにディーゼルエンジンのものから、電動フォークリフトへの移行が推進されています。既に2010年代には、鉛電池を用いた電動フォークリフトが年間販売台数の約6割を占めています。しかし、近年ではこういったフォークリフトの電動化は伸び止んでいる傾向にあるため、新たな燃料電池フォークリフトの活用も期待をされているわけです。

鉛電池による電動フォークリフトの場合、連続稼働に課題がありバッテリーの交換が必要であるのに対し、燃料電池フォークリフトは連続稼働に向いているメリットがあります。

さいごに

燃料電池は発電の際に水のみを排出するクリーンなエネルギー源として大きな期待をされています。

しかし、燃料電池が秘めている可能性を鑑みた場合、まだまだ一般的に普及をしているとは言えず、その用途も非常に限られている現状があります。今後、開発が進むことで燃料電池はさらなる小型が予想されており、その推進によって自動車や船舶等の駆動源としての活用も実現します。様々な場所・用途で燃料電池が活用される未来に向けて、より標準化に向けた技術開発が期待されているのです。