燃料電池におけるギ酸の主な用途と研究の進展

ギ酸は水素貯蔵材料の一種で、必要なときに適切な反応を行うことで大量の水素を放出して利用することができます。水素エネルギーの幅広い利用と安全な輸送のための安定した中間体です。

ギ酸は、工業用および化学原料として広く使用されるだけでなく、地下水汚染を防ぐための環境に優しい新しい道路融雪剤としても使用できます。

ギ酸は、ギ酸ベースの燃料電池の製造にも使用できます。燃料電池はギ酸を原料として直接使用し、ギ酸と酸素との反応によって二酸化炭素と水を生成し、携帯電話やラップトップなどの小型携帯機器を駆動することができます。

従来の燃料電池は、主に水素燃料電池とメタノール燃料電池で構成されています。水素燃料電池の限界は、その小型水素容器の高コスト、ガス状水素の低エネルギー密度、および水素の輸送と使用の潜在的な危険性にあります。メタノールは高いエネルギー密度を持っていますが、その電極触媒による酸化速度は水素よりもはるかに低く、メタノールの毒性はその広範な使用を妨げています。ギ酸は室温で液体であり、毒性が少なく、水素やメタノールよりも起電力が高くなります。したがって、ギ酸燃料電池は、水素およびメタノール燃料電池よりも大きな可能性と適用範囲を持っています [9-10]。直接ギ酸燃料電池 (DFAFC) は、その単純な製造手順、高い比エネルギーおよび比出力により、モバイルおよびポータブル電源の新世代です。この技術は、ギ酸と酸素に蓄えられた化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する発電デバイスです。

開発に成功すると、バッテリーは約 10 ワットの電源を供給できるようになります。つまり、ほとんどの小型家庭用電化製品に電力を供給することができます。直接ギ酸燃料電池（DFFC）は、リチウムイオン電池と比較して、プラグイン充電が不要、高効率、軽量など多くの利点があります。技術が成熟するにつれて、小電力市場でリチウム電池と競合することが予想されます。同時に、ギ酸燃料電池には、無毒、不燃性、便利な保管と輸送、電気化学的活性、より高いエネルギー密度、プロトン伝導性、プロトン交換膜へのより低い透過率、より高い出力密度などの多くの利点があります低温など。このようなバッテリーが実用化されれば、電子産業はより大きな恩恵を受けるでしょう。その省エネルギーと環境保護の特性により、技術の成熟とコスト削減により、ギ酸燃料電池は良好な産業応用の見通しを示します。

二酸化炭素および化学原料の資源ベースの生産における高付加価値の化学製品としてのギ酸は、生産コストを削減する炭素循環の付加的な製品です。将来的には、炭素エネルギーのリサイクルと資源の多様化に重要な影響を与えるでしょう。