燃料電池の燃料純度

質問

燃料電池って燃料極側で水素を取り込み電子とプロトンに分かれ、空気極側では酸素を取り入れ、膜を通過したプロトン、電子と結合して、水を排出しますよね。
このとき、水素を取り入れる過程で水素以外のさまざまな気体を取り入れてしまっても燃料電池としては問題ないのでしょうか？
水素だけ膜に反応してあとは、外へ排出すると思うのですが。
また、空気極側で酸素を取り入れるときには酸素のほかに窒素や二酸化炭素も同時に取り入れてしまうと思うのですがこれは大丈夫なのでしょうか？
さまざまな燃料電池があるのですが、最近注目の固体高分子形に限定してお聞きしたいのですがよろしくお願いします。

回答No.1

acacia7 · ベストアンサー

低音で動く固体高分子型の場合、触媒に白金が用いられたりします。
で、この白金、COと良く反応してしまうのです。
となると、メタンなどの炭化水素から改質して得られた水素過剰の合成ガスにはCOが含まれているので、
このまま用いると白金触媒がCOに汚染され、
触媒の効果が低下します。
他に、H2Sの混入によりSによる被毒などもあり、
物質にもよりますが、やはり、燃料への混入は望ましくありません。

固体高分子型は基本的に、両極の水素の化学ポテンシャルの差に基づいて発電しますので、空気極側の水素ポテンシャルが低い事が望ましいわけですが・・
H2＋O⇔H2O
の平衡から考えてわかるとおり、
Oが多く、H2Oが少ない状態が望ましく、その逆がよくないわけです。
となると、酸素以外の不活性のガスの増大は、
酸素の分圧を下げますので発電上は望ましくありません。
また、水蒸気の上昇はなおさらです。

お礼

お返事ありがとうございます。お礼が遅くなりごめんなさい。
白金が一酸化炭素や硫化水素の影響により寿命を縮めてしまうことはわかりました。また空気極側でも酸素以外のガスは良くないこともわかりました。
でも、現実の問題としてメタンの水蒸気改質法を行っているかぎり一酸化炭素は混入されますよね。
燃料電池の寿命としては問題ないのでしょうかね。
回答ありがとうございました。

回答No.2

acacia7

やっぱり、問題ないわけではないと思います。

そうだからこそ、それに対応する研究が沢山おこなわれているわけです。

たとえば、水蒸気改質と平行して、「シフト反応」＆「脱ＣＯ２」を行うことで、ＣＯ濃度を下げ、純度の高いＨ２をえる技術が開発されたり、ＣＯ被毒をうけにくい触媒の研究があったりするのです。

お礼

たびたびお返事ありがとうございました。
研究が盛んな燃料電池の技術はこれから伸びていくのですね。これから普及していって少しでも地球に優しいエネルギーを生成していけたらいいですね。
ありがとうございました。