【化学】固体酸化物形燃料電池と全固体電池の違いを教

質問

【化学】固体酸化物形燃料電池と全固体電池の違いを教えてください。

自動車メーカーが電気自動車用の全固体電池の開発に凌ぎを削っていますが普通に固体酸化物形燃料電池が使われているビルがあって驚いたのですが、固体酸化物形燃料電池は全固体電池ではないのですか？

回答No.1

kagakusuki · ベストアンサー

固体酸化物形燃料電池と全固体電池は全く異なるものです。
　まず固体酸化物燃料電池とは燃料電池の一種です。
　燃料電池とは、電池本体の外部から供給される水素などの燃料と酸素(陸上や大気中で使用するものの場合は空気中の酸素を使う事が多い)を電池の内部で反応させる事で発電を行う発電機の一種であり、その発電を行う原理として電池と同様に反応物質同士が電子をやり取りする力を利用して電気を生み出しているため電池の一種でもあります。
　燃料電池に限らず、電池というものは正極と負極の間にある電解質の中をイオンが移動する事で電気を生み出していて、多くの場合は液体の電解質を使用しています。(太陽電池や原子力電池は別)
　燃料電池にも幾つもの種類があり、その多くは負極側に燃料を供給し、正極側には酸素ないしは空気を供給するようになっていて、燃料として使われている水素(或いは燃料を化学的に分解した際に生じる水素)が電解質の中に溶け込んだ際に生じる水素イオンが、電解質の中を通って負極側から正極側に移動する事で電気を生み出しています。
　固体酸化物燃料電池の場合、電解質には液体ではなく固体である酸化ジルコニウムを主成分とした部分安定化ジルコニアセラミックを使用しており、正極側に供給される酸素が固体である酸化物系セラミックの中に溶け込んで酸素イオンとなり、その酸素イオンが固体電解質の中を負極側に移動して、負極側に供給される燃料と反応する事で電気を生み出します。
　酸素イオンは水素イオンと比べてサイズが大きく嵩張るためただでさえ移動速度が遅い上、酸素イオンに限らずどのイオンでも固体中の移動速度は液体中よりも非常に遅くなりますので、そのままでは生み出す事の電流が非常に小さくなってしまうため、酸素イオンの移動速度を上げるために1000℃近い高温に保った状態で発電します。
　また、他の方式の燃料電池と違って電解質中を移動するイオンに水素イオンではなく酸素イオンを使っている事と、高温で運転するために燃料がその高温によって分解される事という2つの理由により、様々な種類の燃料を使う事が出来るという特徴があります。(他の方式の燃料電池では燃料の種類が限定される場合が殆どです)

　一方、全固体電池とはリチウムイオン電池の一種です。
　通常の電池では電解質として液体か或いは液体をゲル化して流れ難くしたものを使うのですが、リチウムは水分と化学反応しやすいため電解質に水溶液を使ったのでは電池を使わない時にもリチウムと電解質が反応してリチウムが無くなってしまう上、リチウムと水分の反応によって発生する水素ガスの圧力によって電池が破裂してしまうので電池として使う事が出来ません。
　そのため通常のリチウムイオン電池では水分を含まない有機溶媒を主成分とする電解質を使っているのですが、有機溶媒は可燃性であるため過充電をした際等の温度上昇によって発火事故を起こしやすいという短所があります。
　そこで発火事故の原因となる有機溶媒を使う事をやめて、その代わりとして固体の電解質を使うようにしたものが全固体電池です。

お礼

ありがとうございます