「セラミックス」が、エネルギー問題や地球温暖化問題を解決する！

特殊なセラミックスを用いた「次世代型燃料電池」

水素と酸素の化学反応で電気を生み出す「燃料電池」の研究が進んでいます。すでに、さまざまなタイプの燃料電池が実用化されていますが、身近な場所で使われているのは、発電システムの心臓部である「電解質」に、水素イオンを通す高分子素材を用いた「PEFC」と、酸素イオンを通すセラミックスを用いた「SOFC」の2種類です。
PEFCは、常温でも発電できて小型化しやすい半面、化学反応を促すために高価な貴金属触媒が必要です。一方のSOFCは、800度くらいまで温度を上げないと発電できないため、熱による劣化で寿命が短いという弱点があります。そこで研究が進められているのが、水素イオンを通すセラミックス「プロトン伝導体」を用いた次世代型の燃料電池です。

低めの温度で作動し、劣化も少ない

プロトン伝導体を用いた燃料電池は600度くらいの温度で発電できるので、熱による劣化が少なく、その分、長寿命で製造コストも下げることができます。従来型SOFCは、空気中の酸素がセラミックスを通って燃料（水素）極側に移動するため、化学反応によって生成されたH₂Oで燃料が薄められるという欠点がありました。しかし、プロトン伝導体なら、H₂Oは空気極側で生成されるため燃料が薄まることがなく、発電効率を高く保てます。

プロトン伝導体で排ガスを制御する

プロトン伝導体は、水素センサーとして応用する研究も進められています。ガス漏れ警報器や気体を検出するセンサーはいろいろな場所で活用されていますが、検出すべき気体をすばやく、高い精度で測定できませんでした。しかし、プロトン伝導体を用いたセンサーなら、測定精度を大幅に上げることが可能です。例えば自動車用の排気ガスセンサーに応用すれば、エンジンの燃焼状態をより細かく制御し、排ガスを減らして燃費性能を上げることができるようになるでしょう。

参考資料

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宮崎大学工学部環境・エネルギー工学研究センター　（応用物質化学プログラム）教授奥山勇治先生

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材料科学、エネルギー工学

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メッセージ

あなたは、年上の人と会話するのは得意ですか、それとも苦手ですか？　大学で、自身の専門分野について深く探究するには、幅広い知識と、自分とは異なる観点からの考察が重要です。同年代の友人同士でコミュニケーションを深めても、どうしても考え方や価値観が似通っているので、「幅広い知識」「異なる観点」はなかなか得られません。
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