問１０ 燃料電池 - tuka
2004/08/09(Mon) 18:19
熱機関は動作流体に熱を加え、その状態変化を利用して仕事を行うものであるが、動力源として実用化が期待されている燃料電池は燃料と酸素の燃焼反応を電池系で行わせて直接的に電気エネルギーを取り出すものであり、その場合の熱効率は反応によるGibbsの自由エネルギー変化量とエンタルピー変化量の比で定義される。この燃料電池について（ア）～（オ）の記述の内、正しい記述の組み合わせを①～⑤の中から選べ。
（ア）熱機関と同じく燃料電池単独の理論熱効率はカルノーサイクルの制約を受ける。
（イ）水素ー酸素系燃料電池単独の理論熱効率は作動温度が高いほど低下する。
（ウ）実際の熱効率はプロトンの生成移動に伴う損失等により理論値よりも低下する。
（エ）熱機関と同じく燃料電池単独の実際の熱効率は負荷が下がると低下する。
（オ）水素以外の燃料を使用できる燃料電池は存在しない。
①（ア）（イ）
②（ウ）（エ）
③（ウ）（オ）
④（ア）（オ）
⑤（イ）（ウ）
Re: 問１０ 燃料電池 - YMO
2004/08/13(Fri) 06:39
（イ）に関してですが、
なぜＳＯＦＣの効率が高いのかというと、
１：高温反応であるため、電極反応や電解質の抵抗が少なくなる
２：高温の排熱を利用して、燃料を内部改質でき、ガスタービンで発電できる
上記１より、（イ）は間違いでしょう。
Re: 問１０ 燃料電池 - たく
2004/08/13(Fri) 03:06
たく 電気電子二次受験生です。
（ア）カルノーサイクルの制約がなく、発電効率が高い。（×）
（イ）？？？ （理論熱効率については？）
（ウ）燃料電池の損失は燃料電池の内部抵抗による熱エネルギー発生により、理論値より低下する。（○）
（プロトンの生成移動に伴う損失と同じことを示しているのでしょう）
（エ）出力変化による効率の変化が少ない。（×）
（オ）燃料に水素以外メタノール，天然ガス，ナフサ，LPG等が用いられる。（×）
消去法により（イ）（ウ）が正しいと思いますので、
皆様と異なり⑤が正解と思います。
その他
・排熱の有効利用により総合効率が８０％程度が可能である。（コジェネレーションシステム）
水素以外の燃料 - taka
2004/08/12(Thu) 22:39
水素以外の燃料で、発電できる燃料電池ありますよ。
SOFCは、水素だけでなく、COでも発電できます。
以下のページなどをご参照下さい。
http://akr714.ld.infoseek.co.jp/composition/compo04.htm
Re: 問１０ 燃料電池 - ＩＫＡ
2004/08/12(Thu) 10:58
②と思います。（一つという事であれば）。
（エ）効率と負荷の関係はどんな場合でも変わらない為。
（オ）言葉の言い回しの問題がありますが、水素以外というのは言い過ぎと判断しました。（みっしさんが言うように最終的には水素を取り出すのですが）。
②③とも正解ということになりそうな問題ですね。
Re: 問１０ 燃料電池 - YMO
2004/08/12(Thu) 05:42
②でしょう。
たとえば、ＳＯＦＣは、空気中の酸素が、酸化物イオンとなって、電解質膜を通って燃料極へ移動し、Ｈ２ないしＣＯと反応して水とＣＯ２になり、この際に外部に電気エネルギーを取り出すわけですから、明らかにＣＯは燃料となります。
また、部分負荷効率ですが、確かに効率は理論的には落ちないと言われますが、問題文にもあるように、”実際は”、燃料供給ポンプの動力等を考慮すると、若干下がります。
Re: 問１０ 燃料電池 - magu
2004/08/12(Thu) 01:16
ア）熱機関と同じく燃料電池単独の理論熱効率はカルノーサイクルの制約を受ける。
は制約を受けないでいいと思います。
消去法で、みっしぃさんとおなじ理由で③とおもいます。（天然ガス、メタノール、石油・石炭ガスなど、高温の水蒸気と反応させることで水素を得られる物質も燃料となる。）
Re: 問１０ 燃料電池 - みっしい
2004/08/11(Wed) 21:48
③ではないでしょうか?
天然ガスやメタノールを用いる燃料電池でも、改質
器により水素を取り出しており、結局、水素と酸素
の反応で発電していたと思います。
Re: 問１０ 燃料電池 - あかとんぼ
2004/08/10(Tue) 13:01
ごめんなさい。 下記は （ア）,(イ),(オ)が間違い と書くつもりでした。 訂正します。 答えは ② と思います。
Re: 問１０ 燃料電池 - あかとんぼ
2004/08/10(Tue) 12:58
私も悩みましたが、 (ア)、(イ)、(ウ)が間違いなので 消去法で、 ②にしました。
Re: 問１０ 燃料電池 - SHO
2004/08/10(Tue) 10:56
私は②にしてます。
（ア）制約を受けない。×
（イ）作動温度が高いほど高くなる。×
（ウ）実際は理論値よりも低下する。○
（エ）部分負荷効率は下がる。○
（オ）SOFCの天然ガス、ナフサ。DMFCのメタノール。×
Re: 問１０ 燃料電池 - Masa
2004/08/10(Tue) 00:32
③だと思います。
