電池・エネルギー材料
固体高分子形燃料電池(PEFC)の電解質についての説明として正しいものはどれか。
- A酸化物イオン(O²⁻)を通すセラミックスの膜で、伝導率を上げるため700℃以上で作動させる
- B炭酸塩の融液で、炭酸イオンが燃料極へ移動して電流が流れるため、約650℃で作動させる
- Cスルホン酸基をもつフッ素系の高分子膜で、水を含んでプロトンを通すため、100℃程度以下で作動させる
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正解：C. スルホン酸基をもつフッ素系の高分子膜で、水を含んでプロトンを通すため、100℃程度以下で作動させる
PEFC の電解質には、フッ素樹脂の主鎖にスルホン酸基(−SO₃H)のついた側鎖をもつ高分子膜が使われます。膜が水を含むとスルホン酸基の集まった親水性の通り道ができ、そこをプロトンが水とともに移動します。乾くと伝導率が大きく下がるので加湿が必要で、膜の水が失われないよう、作動温度は100℃程度以下、一般には約80℃にします。O²⁻ を通すセラミックス膜を700℃以上で使うのは固体酸化物形燃料電池(SOFC)で、安定化ジルコニアなどを用います。炭酸塩の融液を電解質として約650℃で作動させるのは溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)です。電解質の違いが、それぞれの作動温度と使える燃料、触媒を決めています。