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水素発電の仕組み

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水素発電は、水素を燃料として使用して電力を生み出す発電方法です。主な水素発電の仕組みには、燃料電池と水素内燃機関の2つがありますが、ここでは主に燃料電池を取り上げます。

燃料電池による水素発電の仕組みは以下の通りです。

  1. 水素供給:
    まず、水素を供給します。水素は圧縮してタンクに貯蔵されているか、液化されて保管されています。または、水から電気を使って水素を生成する水電解によって供給されることもあります。
  2. 酸素供給:
    次に、空気中から酸素を供給します。燃料電池は酸素と水素の反応によって電力を生成するため、酸素を必要とします。
  3. 電化学反応:
    水素と酸素が燃料電池内で電化学反応を起こします。この反応により、水素の電子(陰極側)と酸素のプロトン(陽極側)が電流を生み出します。この際、電解質膜が二つの反応物を隔て、電子とプロトンを選択的に通す働きをします。
  4. 電気の生成:
    電化学反応によって生み出された電子とプロトンが、電極を通って外部回路を流れます。これによって、電力が外部に供給されます。この時、電子とプロトンが再結合して水(H2O)が生成されます。
  5. 発電と熱の利用:
    発電の際に生じる余剰熱は、熱利用されることがあります。例えば、産業プロセスや暖房に活用されることでエネルギーの効率を高めることができます。

燃料電池を用いた水素発電は、化石燃料による発電に比べて高い効率と低い二酸化炭素(CO2)排出量を持ち、持続可能なエネルギー源として注目されています。さまざまな用途に応じて、異なるタイプの燃料電池が開発されており、将来的にはさらなる技術革新が期待されています。

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