脚注 28
電解質は,650℃で溶融している,炭酸リチウムと炭酸カリウムの共融混合物を用いる.温度が高いと,ΔGは低下するが,反応が起こりやすくなるので,電力を取り出す場合には,効率がよくなる.火力発電所に置き換わる施設として研究されている.
酸化 2H2 + 2CO32− --> 2H2O + 2CO2 + 4e− 式
還元 O2 + 2CO2 + 4e− --> 2CO32− 式
赤色のCO32−は,電解質中を移動してきたイオン.電子は外部の回路を移動する.
650℃におけるこの反応の自由エネルギー変化は,ΔG = − 196 kJ/mol (g) なので,得られる電圧は,この反応式で水が2分子得られ,4電子反応であるので,
E = − ΔG / n F= 196 x1000 x 2 / (4 x 96485) = 1.01 V
この電圧が,水素酸素燃料電池で得られる,650℃における理論電圧である.650℃におけるこの反応のエンタルピー変化は,ΔH = − 247 kJ/mol (g) なので,燃料電池の達成できる,最大理論効率は,
最大理論効率η = ΔG / ΔH = 0.79
となる.高温になると,理論電圧は,低下するが,反応が起こりやすくなるので,実際には,効率の低下はあまりなく,低温で動作させる燃料電池よりも,実質的に効率が高くなることが期待されている.
戻る | 化学質問箱 | 目次ページ | Copyright 2001-2002, Y.Naka. Last updated, Nov.7, 2001. |