燃料電池の基本原理と開発

燃料電池の基本原理と開発

燃料電池はエネルギー変換デバイスです。 これは、電気化学の原理、つまり一次電池の動作原理に基づいています。 燃料と酸化剤に蓄積された化学エネルギーは等温で電気エネルギーに変換され、実際のプロセスは酸化還元反応です。 燃料電池は主に、アノード、カソード、電解質、外部回路の4つの部分で構成されています。 燃料ガスおよび酸化ガスは、それぞれ燃料電池のアノードおよびカソードから導入される。 燃料ガスはアノードで電子を放出し、電子は外部回路を介してカソードに伝導され、酸化ガスと結合してイオンを生成します。 電界の作用下で、イオンは電解質を通ってアノードに移動し、燃料ガスと反応してループを形成し、電流を生成します。 同時に、燃料電池は、それ自体の電気化学反応とバッテリーの内部抵抗により、一定量の熱を発生します。 電池のカソードは、電子を伝導することに加えて、酸化還元反応の触媒としても機能します。 燃料が炭化水素の場合、アノードにはより高い触媒活性が必要です。 アノードとカソードは通常、反応ガスの通過と生成物の排出を促進するために多孔性です。 電解質は、イオンを移動し、燃料ガスと酸化ガスを分離するように機能します。 2つのガスの混合をブロックするために、バッテリーの内部短絡が発生し、電解質は通常密な構造です。