ヒドラジン燃料電池(ヒドラジンねんりょうでんち)とはヒドラジンを燃料として使用する燃料電池。
概要
ヒドラジンは人工衛星やロケット等の宇宙機の推進剤として生産されている。そのような経緯から当初は軌道上での宇宙機の電力源としての使用を念頭に開発が進められてきた。
同体積の液体水素と比較して、エネルギー密度が高く、常温で貯蔵可能なため、運搬効率において優れる。分子内に炭素を含まないので電解質の劣化を抑えることが可能で貴金属触媒を使用しないアルカリ電解質形燃料電池で使用できる。
歴史 宇宙開発の黎明期より、ロケットや人工衛星と共通の推進剤であるヒドラジンを流用できるので宇宙機の電源用に開発が進められた。
1967年にはカール・コルデッシュによってヒドラジン燃料電池とニカド電池を組み合わせた世界初の燃料電池バイクとも言われているPuch Ms 25ハイブリッド電動オートバイが製作されたOpening doors to fuel cell commercialisation: Alkaline Fuel Cells (AFC) Gemma Crawley, Fuel Cell Today, March 2006.。
1960年代後半〜1970年代にかけて日本全国でテレビ放送の中継局やマイクロ波通信の中継局が次々と建設され、山間部の中継局の電源として使用されたテレビ中継局の建設ラッシュに伴い、1969年に第1号電池が中継局向けに納入された。
2000年代以降、貴金属触媒を使用しない燃料電池として自動車への搭載を視野に開発が進められる。
種類 固体酸化物燃料電池 - 改質せずに直接利用できる アルカリ電解質形燃料電池 - 改質せずに直接利用できる 固体高分子形燃料電池 - アニオン(水酸化物イオン)伝動性交換膜を使用する 改質燃料電池 - ヒドラジンを改質して水素を取り出して反応させる
原理 燃料極(陽極)にヒドラジンを供給する。空気極(陰極)には空気を供給、電解質として高分子電解質を使用する場合にはアニオン伝導高分子電解質を使用する。
特徴 水素と比較して常温、常圧での貯蔵、運搬が可能 高圧容器が不要なので安全性が高く、貯蔵、運搬に関しては低コスト エネルギー密度が高い 水素を使う通常の固体高分子形燃料電池(PEFC)に比べて、起電力が高い(1.56V) 発電時の排出物は二酸化炭素が出ず、窒素と水のみ 燃料側に炭素を含まないのでアルカリ性の電解質を劣化させにくい 電解質がアルカリ性の場合、触媒として白金やルテニウム等の貴金属ではない触媒を使用可能 改質燃料電池の場合、改質時に一酸化炭素を生じないので触媒の被毒を回避できる
実用化への課題 アニオン伝導性高分子電解質を使用する場合、耐久性が課題になる。 ヒドラジンを製造する過程で化石燃料を消費する。Well-to-Wheelでは電気自動車の方が効率が優れる ヒドラジンは強いアルカリ性を示し、発がん性や毒性がある 供給インフラの整備が必要だが、高濃度の水加ヒドラジンが毒劇物(劇物)に指定されている点や、労働安全衛生法の改正など法規制の強化により、民間での取り扱い難易度が高くなった。
用途 宇宙機の電源 - 1960年代に一時期使用されたが廃れた 貴金属フリー液体燃料電池車 中継局の電源 - 1960年代〜1970年代に一時期使用されたが廃れた 移動式発電機
脚注
文献 杉本達志, 宗倉薫, 荒巻勲. "静止形ヒドラジン空気燃料電池の研究 I. 18W 単電池." 電気化学および工業物理化学 50.5 (1982): 422-427. 津久井勤, 田村弘毅. "液体燃料使用の燃料電池." 電氣學會雜誌 104.1 (1984): 40-43. 田坂明政, et al. "パラジウム添付焼結多孔質ニッケル電極上でのヒドラジンのアノード酸化反応." 電気化学および工業物理化学 52.9 (1984): 602-608. 杉本達志, "静止形ヒドラジン空気燃料電池に関する研究." (No Title) (1985). 翰告者代表, 曾根理嗣. "航空宇宙用燃料電池に係る研究の新しい展開." 電流密度. "トピックス 6 白金触媒を用いないヒドラジン燃料電池で高出力密度を達成."
関連項目 貴金属フリー液体燃料電池車 固体高分子形燃料電池 アンモニア燃料電池