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答え: 燃料電池は、燃料 (通常は水素) と酸化剤 (通常は酸素) の間の化学反応から生成されたエネルギーを変換するプロセスを通じて電気を生成します。 燃料電池は、化石燃料やリチウムイオン電池などの従来の発電源ほど広く使用されていませんが、幅広い用途があります。 電池のように充電する必要はありませんが、電気を生成するには燃料供給が必要です。
輸送分野では、燃料電池は自動車、トラック、電車、さらには潜水艦にも電力を供給します。 また、送電網が整備されていない田舎の住宅や商業ビルの一次エネルギー源としても使用されています。 病院、データセンター、さらには食料品店でもバックアップ発電ソリューションとして使用されており、災害が発生した場合でも企業が電力を供給できるようにします。 停電.
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エネルギーを貯蔵するリチウムイオン電池とは異なり、燃料電池は燃料 (通常は水素) と周囲の空気中の酸素との電気化学反応を通じて化学エネルギーを生成します。 水素原子と酸素原子が結合すると、反応により大量のエネルギーが放出されます。 実際、2 つの元素間の化学反応は非常に強力であるため、ロケットを宇宙に飛ばすことができます。
このエネルギーが(爆発を起こすために使用されるのではなく)燃料電池を経由すると、反応によって電気と熱が生成されます。 化学反応が十分に大きい場合、車両を動かしたり、建物に電力を供給したりするのに十分な電力を生成することができます。
燃料電池の使用 4つの基本的な部分 エネルギーを生み出すには、アノード、カソード、電解質、触媒が必要です。 最も一般的なタイプの水素燃料電池では、水素原子がアノードから燃料電池に入ります。 アノードに入ると、通常は白金である触媒が水素分子を電子とプロトンに分離します。
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その後、電子は回路を通過し、電気自動車、病院、またはアパートの建物に電力を供給できる電気を生成します。 回路を出た後、電子は陰極に到着し、そこで陽子と再結合し、酸素と結合して反応の副産物である水と熱を生成します。
燃料電池には、いくつかの驚くべき利点があります。 化石燃料を燃やさず、大気汚染も発生させず、バッテリー駆動の車の 2 倍の走行距離を実現します。 (燃料電池に必要な水素を生成するプロセスは、 100% クリーンですが、リチウムイオン電池の排出量に匹敵し、燃焼するよりもはるかにクリーンです。 化石燃料)。 リチウムイオン電池の充電には数時間かかりますが、ガソリンタンクに無鉛燃料を充填するのに必要な時間と同様、5分以内に水素をタンクに補充できます。
これらの利点を考慮すると、道路を走行しているバッテリー駆動のテスラがこれほど多く、水素自動車はほとんど見られないのはなぜでしょうか? 多くの州は、建設費が非常に高いため、水素補給ステーションに投資していない。 費用がかかります 約200万ドル 水素ステーションを建設する。 そのため、現在国内にある水素ステーションは 70 か所未満であり、そのほぼすべてがカリフォルニアにあります。 これに対し、リチウムイオン電池を搭載した自動車は、家庭の標準的な電源コンセントに差し込むだけで充電できます。
燃料電池は定置型電源としてさらに広く使用されると考えられています。 彼らは遠いです もっと効率的 化石燃料を燃やす従来の発電所よりも。 による 米国エネルギー省、燃料電池システムは最大 60 パーセントの効率で発電でき、従来の発電所の 33 ~ 35 パーセントの効率をはるかに上回ります。
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燃料電池の種類の中で高分子電解質膜 (PEM) が最も一般的ですが、他にも 6 種類あります。 今日の燃料電池技術への道を切り開いた、現在使用されている、または使用されている燃料電池の例 発達:
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