燃料電池自動車で発生する熱エネルギーの処理について

質問

燃料電池自動車について。水素タンクを積み込み様々なユニットで電気エネルギーとして利用することは理解できますが、熱が発生すると思いますが、機構的にどう処理するのでしょうかご教示ください
冷暖房ですか？そのような熱交換ユニットはないと思うのですが？

回答No.4

aburakuni · ベストアンサー

燃料電池車は21世紀に入って開発に拍車がかかり、以下の様なタイプが追及されました。

１）メタノールを燃料とするタイプ、天然ガスからメタノールを作れるので、主に欧州のメーカーで研究された。水素を取り出す改質器の温度は300℃程度。
２）ガソリンを燃料とするタイプ、ガソリン供給インフラがそのまま使用できるので、米国で研究された。水素を取り出す改質器の温度は850℃程度。
３）水素そのものを燃料とするタイプ、主に日本で研究された。供給インフラと貯蔵方法に課題あり。

以上でしたが、トヨタはエクソンモービルが仲立ちして、GMと２）についても共同研究していました。

結局ホンダとの実用車先陣争いが在り、トヨタ・ホンダが水素自動車の「完成」を宣言したために、燃料自動車は「実用化」しましたが、普及は棚上げにされて現在に至っています。
他のタイプで開発されていたら、仰る様な問題があったでしょうし、環境問題的には水素を得る事で温度と二酸化炭素が発生しています。
家庭用燃料電池に関しては、その燃料はガスや灯油ですが、改質器の熱は温水を作ることで効率が高くなっています。

水素燃料自動車は改質器が無い事で、発生熱以外の問題も回避できる事になりましたが、逆に１）や２）のタイプの持っていた普及へのハードルの低さが無いと言う問題を抱えています。

そのハードルとは、水素供給インフラ・自動車の超高圧タンクの危険性と経済性両立・水素自体のエネルギー密度の低さ。

お礼

ご丁寧に説明してくださり有難うございます。改質器を搭載した燃料電池自動車の発想は10年前で、現在は（既に改質を終えた）水素タンクを搭載することになるので、FCスタックの温度は80度ぐらいに抑えられるようですね。EVと異なり振動は無いものの再び熱エネルギーが80度とは言え発生するため、ラジエーターが再び必要になるようですね。ガソリン車と異なり、低い温度域での熱交換となるため、ラジエーターはむしろ大型化するようですね。有難うございました。

回答No.3

jkpawapuro

燃料電池の熱効率はざっくり７０％台、モーター効率が８５％～９０％
おおざっぱに考えると、出力の半分の排熱が出ます。
ガソリンエンジンが３２％、つまり出力の倍の排熱が出ます。
つまり排熱の量がガソリンエンジンの4分の１になります。
しかも、電池とモーターの位置はばらばらで構いません。
これだったら空冷（つまり空気の通り道を通すだけ）で十分でしょう。
もちろん暖房用に熱を取るのにも利用すると思いますが、寒冷地だと暖房が効くのには相当時間がかかるでしょうね。

冷房は水素タンクから冷熱が取れるので、非常に効率的だと思います。

お礼

早速ご回答いただきありがとうございます。空冷で済む廃熱ということは20度前後なのでしょうか？燃料電池車の構成部品にラジエーターが出てこないのですが、そこまでの必要がないということですね。ありがとうございました。

回答No.2

dragon-man

その程度なら放熱は普通の車よりはるかに容易だし、冬の暖房にも使える。前の回答者さんも言っておられる圧縮水素の放出ででまれる冷気は冷房に使える。その際の熱交換は今のエアコンと同じでしょう。使わないなら暖気も冷気も捨てればいい。熱交換の必要はないでしょう。暖房も冷房も出来ない電気自動車にはないメリットですね。暖冷房が出来ない（やったら航続距離が短くなる）電気自動車は実用性の点で疑問ですが、燃料電池車なら問題ありませんね。

お礼

ありがとうございます。小生PHEVに乗っていますが、暖房の効きが悪いので、シートヒーターが前席にはついていますが、電気でそこを使ってしまうということだったんですね。やはり燃料電池自動車ですね。ありがとうございました。

回答No.1

seble

燃料電池そのものは発熱するのかな？どうだっけ？
仮にするにしても、たぶん、自動車を走らす程度だとさほどの熱は発生しないように思います。適当な放熱フィン程度で充分なのかと。
また、水素ボンベを使う場合、高圧で充填するでしょうからそれを放出した場合、気化熱として周囲から熱を奪います。
（つまり冷える、エアコンと同じ）
プラマイで均衡に近いのでは？

お礼

ありがとうございます。水素ボンベからの気化熱＝冷えるということが利用できるということは知りませんでした。熱エネルギーだと冷房には使えそうですが、冬の暖房時に冷却が起こることは燃料電池自動車のある意味欠点といえるかもしれませんね（電気を余分に使うという意味で）ありがとうございました。