地球を守れシリーズ
燃料電池 - モバイル利用と環境改善 -
46億年という長い歴史の中で多くの生物を育んできたこの地球は今、人類の手によって傷つけられています。
石油や石炭などの化石燃料・家庭や企業から排出されるゴミを燃やすと二酸化炭素や窒素酸化物といった有害な排気ガスが発生します。
そのような物質は、地球温暖化・酸性雨などの地球にとって深刻な問題を引き起こしています。
また、携帯電話・オーディオプレーヤーをはじめとするモバイル機器のバッテリーとして現在利用されている電池は、要領の理論的限界にまで開発が進んできているため新しいエネルギー源がもとめられています。
そこで、注目されたのが排出されるのが純粋な水だけという燃料電池という技術が注目されたのでした。
燃料電池とは?
現在の情報化社会を支える携帯電話やノート型パソコンを始めとするモバイル機器の電源として主流になっているのはLiイオン二次電池です。
しかし、機能の向上などに伴い消費電力が増え、Liイオン二次電池の容量が理論的限界に近づきつつあります。
そのため、利用者はバッテリーの残量を気にして利用するという使い方をせざるをえない状況になっています。
みなさんも携帯電話のバッテリーを気にして使ったことは必ずといっていいほどあると思います。
そこで注目されたのが今回のテーマでもある燃料電池なのです。
燃料電池は水素と酸素の化学反応時に発生する電力を利用したものです。
電池などとは違って小型の発電機と考えるとわかりやすいと思います。
水の電気分解は電気を流すことで水素と酸素に分解します。
燃料電池はその原理を逆に利用して、水素と酸素を結合することで電気を生み出します。
この発電方法は水しか排出しないので、クリーンな発電なのです。
モバイル利用
燃料電池は従来のアルカリ電池の約10倍の寿命が可能と言われています。
東芝で開発された世界最小の燃料電池は、ポータブルプレーヤを20時間駆動させることが可能です。
また、日立ではモバイル機器の燃料電池の燃料として使われているメタノールをカートリッジ化することで電池のような感覚で燃料電池を使えるようにしました。
つまり、今までアルカリ電池等を買っていたのが、今度はメタノール、つまり電池の燃料だけを買うので、低コストで済みます。
基本的な燃料電池と違うのは、水素と酸素を化合し電気エネルギーと水を精製するかわりに、メタノールと酸素から電気エネルギー・水・二酸化炭素を精製することです。
主な使用目的とし最近、シェアを伸ばしている携帯電話のバッテリーとして研究が進められています。
ある試作機では22ccのメタノール燃料で3Whのエネルギー密度を持ち、これは現在のバッテリーとして使われているリチウムイオン電池の二倍の容量に相当します。
環境への影響
使用済みの従来の乾電池、おもにアルカリ・マンガン電池は、年間約７万トンと推定されています。
そのほとんどが廃棄物として自治体によって収集・処理されています。
使用済み乾電池は通常の使用と処分を通じて環境に大きな影響を与えるものではありません。
しかし、乾電池の使用材料を有効に活用するための処理方法という点では、主要各国でその方法が研究されていますが、主要材料である亜鉛、二酸化マンガンの資源経済的影響度が小さいこともあって世界的に未だ確立されていないのが実状です。
例えば、使用済み乾電池から亜鉛をリサイクルするために要するエネルギーは、亜鉛原鉱石から亜鉛を取り出す場合の約3倍のエネルギーを必要とし、かえって資源の無駄使いとなってしまいます。
また、大気中のCO2の増大にも影響を及ぼすことが想定されるので、これらの電池はリサイクルするのは適切ではありません。
そこで、これらの問題点を燃料電池においてみると、燃料電池は非常に有効的なのがわかります。
まとめ
燃料電池は今、世界で注目されている夢の技術です。原料を水素に変換する小型で安い装置が作れればコストは大幅に削減され燃料電池が世の中に普及させることも簡単になるはずです。
そして皆さんが電池の感覚でコンビニなどでカートリッジを購入して携帯電話やオーディオプレーヤーを使用できる日ももうそこまで来ています。
特に日立はカートリッジ式の電池に変わる燃料電池をすでに実用段階まで開発を進めていて安全性もほぼ確保できたといいます。
100円ライターと同じ流通経路を使い、コンビニなどでの販売を想定していて。価格は「100円ライターのレンジ」。
環境負荷への対策から、燃料を使い終わったカートリッジは回収するか、販売店などで燃料を再充填できる仕組みを検討しているといいます。
そして、実際に燃料電池携帯電話がみなさんの手に渡るのは２００７年ごろと予定されています。
一旦、燃料電池搭載のモバイル機器が発売されればその電池の持続性などから普及し旅行や出張などで電源の心配をせずに生活できるようになります。
とくに、海外へ出かける際などには有効でしょう。
このように、燃料電池は従来のバッテリーよりも、様々な点ですぐれておりなおかつ環境に優しいことが分かりました。
燃料電池を電源として動く様々な形の携帯機器をもって人々が生活する新しい世界はもうすぐそこまで来ているのです。