中3理科「燃料電池のポイントまとめ」

中３理科の「燃料電池」についてまとめています。水素と酸素の化学反応から電気を取り出す仕組みで、発生する物質が水だけなのでクリーンである燃料電池についてです。それでは、中３理科の「燃料電池」のまとめをみていきましょう。

燃料電池

水素と酸素の反応による化学エネルギーから、直接電気エネルギーを取り出す装置を燃料電池といいます。原理的には水の電気分解の逆の反応を起こし発電していることになります。

水素-酸素燃料電池

水の電気分解をしばらく行ってから、電源をはずし、電極に太陽電池用モーターにつなぐとモーターが回転します。このときの反応は、水の生成と同時に電気エネルギーを取り出していることになります。

• 水素＋酸素→水＋電気エネルギー
• 2H₂+O₂→2H₂O

水素と酸素が反応するときには、水だけが生じていることになり、有機物の燃焼などから電気エネルギーをつくり出すのに比べて、熱エネルギーなどの損失が少ないため効率がよく、二酸化炭素も発生しないので、クリーンなエネルギー源を考えられます。

燃料電池の利用

電気自動車の電源に利用されています。かつては、スペースシャトル内での発電などで利用されていて、多くの水をもちこめないスペースシャトルでは反応でできる水を飲料水にも利用していました。家庭などに広く普及させる研究開発が進められています。

その他のエネルギー

●化学変化と力学的エネルギー
自動車では、エンジンのシリンダー中でガソリンと空気の混合気体を圧縮・爆発させ、そのエネルギーを動力に利用しています。また、大規模な土木工事やビルの解体などで利用されているダイナマイトも爆発のエネルギーを利用している例でもあります。

●化学変化と光エネルギー
薬品で混ぜ合わせることで発光することがあり、ケミカルライトとして利用されています。