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November 17, 2015

可逆運転可能な燃料電池

原子炉を動かさずに二酸化炭素排出削減を行おうと、風力や太陽光による発電が推進されている。しかしこれらには天候の影響を受けるという重大な欠陥があり、消費電力の大半をこれらに依存するのは困難だ。そこで地熱や潮汐などの他のエネルギーも試されてはいるが、不安定さを完全に解消するにはほど遠い。

そこで太陽や風力の発電量が多い時にこれを貯めておき、少なくなった時にそれを利用するといういわゆる「貯電システム」の研究も盛んに行われている。しかし、これもコストや耐久性、電力回収率などに未解決の問題が少なくない。

このような貯電システムの一つとして、電力余剰時に水を電気分解して水素ガスを貯蔵しておき、電力不足時にこれを燃料として発電を行うと言う案もある。これにもいくつかの考え方があり、水素ガスを天然ガスと同じように、あるいは天然ガスに混入してボイラーの燃料として使って火力発電を行うと言うもの。また、燃料電池の燃料として使うという考え方もある。ただしこの場合、水素製造設備と発電設備の両方を持つのは用地効率が悪い。

そこで、発電と電気分解の両方に使える、つまり可逆運転が出来る電解/発電セルがあれば用地面積が少なくて済み、用地造成による環境(森林・草地)破壊が少なくなる。電解と発電の効率はともに専用のセルより低くなるだろうが、環境破壊による悪影響を考慮すれば長期的には容認できる可能性もある。

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