燃料電池の種類は何ですか？

燃料電池は化学エネルギーを電気に変換します。 燃料電池の化学反応物がなくなったときに補充できることを除けば、機能的にはバッテリーに似ています。 燃料電池は通常、使用される電解質の種類、その動作温度、および可能な用途によって特徴付けられます。 燃料電池に関するほとんどの研究は、自動車の用途に焦点を当てていますが、宇宙探査のためにも研究されています。

燃料電池の重要な特性は、使用される電解質の種類です。 燃料電池の電解質は、燃料と酸化剤を物理的に分離した状態で電気的に接続します。 燃料電池技術で使用される電解質は、液体または固体のいずれかであり、さまざまな設計上の利点と課題につながります。

燃料電池を分類する便利な方法は、作動温度です。 固体酸化物燃料電池のような多くの設計では、高いエネルギー効率を達成するために高い動作温度が必要です。 これらの高温での反応は、多くの場合、廃熱によって多くのエネルギーを失うのではなく、より多くの内部化学エネルギーを電気に変換できます。 一方、動作温度が低い燃料電池は、一般的に携帯性が高くなります。 ポリマー交換部材燃料電池（PEMFC）は、輸送での有望な用途のために研究されています。

PEMFCは、華氏212度（摂氏100度）未満の温度で動作しながら、比較的高い効率を達成できます。 このような低い動作温度により、燃料電池は急速に起動します。 このタイプの燃料電池はまた、固体プラスチックフィルムを電解質として使用しているため、燃料電池のシールは他の種類の電解質よりも簡単です。 この機能の組み合わせにより、PEMFCは自動車の燃焼エンジンの代替品として理想的な候補になりました。

一部の人々は、燃料電池が最終的にガソリンベースの輸送システムを完全に置き換えると推測しています。 石油ではなく水素に基づく経済には、いくつかの重要な利点があります。 第一に、車両の排出は水蒸気に限定され、明らかな環境上の脅威はありません。 第二に、水素を動力とする車両は、燃料の単位質量あたりより強力になる可能性があります。 最後に、水素の供給は、再生可能でない化石燃料とは異なり、潜在的に再生可能な資源である可能性があります。

アルカリ燃料電池は、月へのアポロ宇宙飛行を含む宇宙探査で使用されるタイプです。 水素と酸素を組み合わせて電気を生成し、その過程で熱と水を放出します。 このタイプの燃料電池では、アルカリ水溶液が電解質として使用されます。 アルカリ燃料電池は、高度な技術開発を享受し、最大60％の電気効率を持つことができます。 しかし、これらの燃料電池のコストは、地上でのアプリケーションでの普及を妨げています。