水素燃料電池自動車の原理は何ですか?

燃料電池は、酸素や他の酸化剤の酸化還元反応により燃料中の化学エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置の一種です。最も一般的な燃料は水素です。これは、水の電気分解から水素と酸素への逆反応として理解できます。

ロケットとは異なり、水素燃料電池は水素と酸素の燃焼の激しい反応によって運動エネルギーを生成するのではなく、触媒装置を通じて水素のギブズ自由エネルギーを放出します。その動作原理は、燃料電池の正極内の触媒 (通常は白金) によって水素が電子と水素イオン (プロトン) に分解されることです。プロトンはプロトン交換膜を通って負極に到達し、酸素と反応して水と熱を生成します。対応する電子は外部回路を通って正極から負極に流れ、電気エネルギーが発生します。燃料エンジンの約40％という熱効率のボトルネックがなく、水素燃料電池の効率は容易に60％以上に達します。

数年前から、水素エネルギーは、ゼロ公害、再生可能エネルギー、高速水素化、フルレンジなどの利点により、新エネルギー自動車の「究極の形」として知られてきました。しかし、水素燃料電池の技術理論は完璧ですが、工業化の進歩は著しく遅れています。その推進における最大の課題の 1 つはコスト管理です。これには車両自体のコストだけでなく、水素の製造と貯蔵のコストも含まれます。

水素燃料電池自動車の開発は、水素製造、水素貯蔵、水素輸送、水素化などの水素燃料インフラの構築にかかっています。自宅や会社でゆっくり充電できる純粋な路面電車とは異なり、水素自動車は水素ステーションでしか充電できないため、充電ステーションの需要はより緊急です。完全な水素化ネットワークがなければ、水素自動車産業の発展は不可能です。