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5分でわかる!燃料電池の仕組み

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この動画の要点まとめ

ポイント

燃料電池の仕組み

高校化学 化学反応とエネルギー16 ポイント1 答えあり

これでわかる!
ポイントの解説授業
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今回のテーマは、「燃料電池の仕組み」です。

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みなさんは、燃料電池というものを知っていますか?
昔は車といえば、ガソリンで動くものばかりでした。
しかし、近頃はガソリンを使わないエコな車が増えてきています。
そんな車に使われているのが、 燃料電池 というものです。
この車は、水素と酸素を反応させることで電気を生み出し、その電気を利用してモーターを動かしているわけです。
今回は、この 燃料電池の仕組み を詳しく見ていきます。

燃料電池では、水素と酸素を使う

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それでは、次の図を使って、燃料電池の仕組みを理解しましょう。

高校化学 化学反応とエネルギー16 ポイント1 図のみ

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電流が流れる前の最初の状態を確認します。
図の燃料電池は、2つの電極によって区切られています。
「白金触媒をつけた多孔質の電極」とありますね。
これは少し難しいかもしれませんが、要するに、「電流を通し、小さな穴が空いている」ということです。

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左の電極が正極。右の電極が負極を表しています。
また、正極と負極が導線でつながれ、そこに豆電球がついています。

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次に、燃料電池の左の部屋には 水素分子 が流れ込んでいます。
それに対して、右の部屋には 酸素分子 が流れ込んでいます。
そして、真ん中の部屋には、電解液として リン酸 が入っていますね。

高校化学 化学反応とエネルギー16 ポイント1 図のみ

水素+酸素⇒水+電気エネルギー

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さぁ、この燃料電池においては、どのような反応が進行するのでしょうか?

高校化学 化学反応とエネルギー16 ポイント1 図のみ

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まずは、負極に注目しましょう。
左の部屋にある水素分子は水素イオンに変化し、真ん中の部屋に流れ込みます。
このときに電子を放出するため、その電子が導線を通って、正極に流れ込みます。

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正極に電子が達すると、真ん中の部屋の水素イオンが近くに寄っていきます。
そこに、右側の部屋の酸素が反応すると、 ができます。
このようなサイクルで、電流を取り出しているわけですね。

高校化学 化学反応とエネルギー16 ポイント1 図のみ

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簡単に表すと、次のようなイメージです。
  水素+酸素⇒水+電気エネルギー

燃料電池の電池式は、(-)Pt・H2|H3PO4aq|O2・Pt(+)

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最後に、燃料電池の仕組みを 電池式 で表すと、次のようになります。
  (-)Pt・H2|H3PO4aq|O2・Pt(+)

高校化学 化学反応とエネルギー16 ポイント1 答えあり

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燃料電池の仕組みをきちんと理解しましょう。

Igarashi

この授業の先生

五十嵐 健悟 先生

「目に見えない原子や分子をいかにリアルに想像してもらうか」にこだわり、身近な事例の写真や例え話を用いて授業を展開。テストによく出るポイントと覚え方のコツを丁寧におさえていく。

燃料電池の仕組み
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