活躍する化学 クリーンなエネルギーとしての水素
水は何からできている？
私たちの生活に欠かすことのできない水。水は何からできているのでしょう。水を電気分解すると，酸素と水素ができます。現在使われている水素の多くは, 天然ガスと水から取り出されています。
水素をエネルギーとして活用する
私たちは，今「地球温暖化」の問題に直面しています。その原因は石油や石炭といった化石燃料を消費することで発生する二酸化炭素などの温室効果ガスです。こうしたなかで求められているのが，温室効果ガスを排出しない新しいエネルギーの開発です。なかでも注目されているのが「燃料電池」です。燃料電池は，「水素」と「酸素」を原料に，化学反応によって電気エネルギーを生み出します。しかも，発電したあとに排出されるのは水だけです。発電時に地球温暖化の原因となる二酸化炭素が排出されないことから，クリーンなエネルギーとして注目されているのです。
固体高分子形燃料電池(PEFC)
固体高分子形燃料電池（PEFC：Polymer Electrolyte Fuel Cell）は現在最も期待される燃料電池です。燃料電池を作る単位は「セル」と呼ばれており，燃料極，空気極の２枚の電極が電解質（高分子電解質膜）をはさむ構造になっています（図１）。水素は燃料極で電子e−と水素イオンH＋に分けられ，電子は外部回路を移動して発電します。また，水素イオンは電解質を通って空気極で酸素と電子を結びつき，水に変わります。
PEFCの優れた点は，二酸化炭素を出さない点だけではありません。比較的低温で起動するため，起動までにかかる時間が短い点や，電解質が薄い膜であり，小型軽量化が可能という点もあります。また，水素と酸素を送り続ければ，いつまでも発電することができ，会社や工場，病院，家庭，自動車など電気を必要とする場所で実用化されてきています。エンジンやタービンがないので，騒音や振動が発生しません。このように様々な理由から燃料電池が期待されており，企業や研究所で実用化と普及に向けた研究・開発が進められています。
- 【参考文献】
- 学習資料「一家に１枚 水素」（文部科学省）：https://www.mext.go.jp/stw/common/pdf/series/hydrogen/hydrogen.pdf
- ケミカル・ワンダータウン（経済産業省）：https://www.meti.go.jp/policy/chemical_management/chemical_wondertown/labo/page02.html
- 徳増研究室 -東北大学 流体科学研究所-：http://www.ifs.tohoku.ac.jp/nanoint/jpn/index.html
※URLのリンク先はいずれも2024年1月現在
化学だいすきクラブニュースレター第54号（2023年7月1日発行）より編集／転載
