ドライアウト

燃料電池の心臓部とも言える高分子電解質膜は、水素イオンだけを通す特殊な仕切りの役割を果たします。この膜は薄いフィルム状で、燃料電池内部でプラス極とマイナス極を隔てるように配置されています。電池に水素を供給すると、マイナス極側で水素が水素イオンと電子に分かれます。この時、電子は外部回路を通ってプラス極へ移動し、これが電気の流れとなります。一方、水素イオンは高分子電解質膜を通ってプラス極へ移動します。プラス極では、水素イオンと電子、そして空気中の酸素が反応して水 entsteht。このように、高分子電解質膜は水素イオンの通り道となることで、電気化学反応を支え、発電を可能にしているのです。 この膜の性能は、燃料電池全体の効率を大きく左右する重要な要素です。高分子電解質膜は、適度な湿り気を帯びている時に最も効率的に水素イオンを透過させます。水分が不足すると膜が乾燥し、水素イオンの移動が妨げられて発電効率が低下します。逆に水分が多すぎると、膜の中で水が溜まってしまい、水素や酸素といった反応に必要な気体の流れを阻害するため、これもまた発電効率の低下につながります。ちょうど良い水分量を保つことは、高分子電解質膜の性能を最大限に引き出す鍵となります。そのため、燃料電池の運転中は、この膜の水分状態を常に監視し、適切な湿度を保つ制御が非常に重要になります。まるで人間が健康を維持するために適切な水分補給が必要なように、燃料電池もまた、高分子電解質膜の水分管理によってその性能を保っていると言えるでしょう。