エネルギ变换工学 燃料电池、太阳光发电の原理の现状と问题点の调查.ppt

燃料電池、太陽光発電の原理の現状と問題点の調査 2S12番　谷藤隆彦 ２S08番　澤田紘志 　　監修　木下祥次 燃料電池（fuel cell）とは 電池の種類 化学電池の発電原理 燃料電池の発電原理 燃料電池の発電原理 燃料電池の種類 実用化されている燃料電池のシステム 燃料電池の特徴 燃料電池の特徴 燃料電池の特徴 燃料電池の特徴 今後の課題 例題 例題 参考文献 太陽光発電 太陽光発電の現状 一般的な単結晶シリコン太陽電池 ?p型半導体とn型半導体を接合 問題 波長λ＝800[nm]の光のエネルギーは何[eV]か？ 太陽電池の変換効率 単結晶シリコン太陽電池 太陽光発電を普及させるためには??? ①太陽光パネルのコストを抑える コストを低くするための太陽電池 ?有機薄膜太陽電池 ?CdTe太陽電池 有機薄膜太陽電池 有機半導体を用いた太陽電池 デバイス特性が低い原因 空間電荷層の厚さ 特性改善方法 特性改善方法 太陽電池に最適な材料を見つけるしかない CdTe太陽電池（化合物太陽電池） カドミウムテルル(CdTe)をp型半導体に、硫化カドミウム(CdS)をn型半導体に用いた太陽電池。 変換効率を高くするための太陽電池 ?量子ドット太陽電池 量子ドット太陽電池 半導体の量子ドットを利用した太陽電池 量子ドット太陽電池 量子力学より??? この空間に電子を閉じ込めると、電子は離散的なエネルギー準位をとる 参考文献 ウィキペディア/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E9%9B%BB%E6%B1%A0#.E5.8C.96.E5.90.88.E7.89.A9.E7.B3.BB トコトンやさしい太陽電池の本千野俊猛　日刊工業新聞社　2007 太陽エネルギー技術佐藤政次　オーム社　2007 日本結晶成長学会誌　Vol.33 No.2自己組織化量子ドット超格子と高効率太陽電池への応用　岡田至崇 電池の種類は大きく分けて化学電池、物理電池、生物電池に分けられる 生物電池も化学反応から電気を得るので化学電池に含まれるはずだが、特殊なのでこのように分けられる。 一次電池：使いきりタイプのもので、マンガン電池やアルカリ電池、オキシライド電池など 二次電池：充電して繰り返して使えるタイプのもので、ニカド電池やニッケル水素電池など 電池の発明者はボルタ（イタリア）で，彼は希硫酸のなかに銅板と亜鉛板を入れ，その間を導体でつなぐと連続して電気が取り出せることを発見。これが現在の化学電池の原理となる「ボルタ電池」です。 うすい硫酸に亜鉛板と銅板を入れて導線でつなぎます。 銅と亜鉛では亜鉛のほうがイオンになりやすいので、亜鉛が先に電子を置いてイオンになります。亜鉛がうすい硫酸にとけ出します。 亜鉛板に残った電子は導線を通って銅板のほうに向かいます。この電子の流れが電流となります。 銅板に着いた電子はうすい硫酸中の水素イオンに電子をあたえ、水素原子とし、水素原子が２個結びつき水素分子ができます。 イギリスのグローブ卿が発明1839年に発明。 酸素は、空気中にあるものを利用します。 燃料改質装置：都市ガスから水素を作る装置です。 燃料電池本体：水素と酸素から直流の電気を発生する装置です。 インバーター：発電した電気は直流なので、この装置で交流の電気に変えます。 排熱回収装置：燃料改質装置やセルスタックから出た熱を回収して、蒸気や温水に変える装置です。 * エネルギ変換工学　第11回講義資料 電気化学反応によって電力を取り出す装置（化学電池）のひとつ 化学電池：エネルギーを化学反応によって直接直流電力に変換する電池（電力機器） 物理電池：光のエネルギーや熱エネルギーなどの物理作用を利用した電池→太陽電池など 生物電池：生物活動の結果得られる化学エネルギーを利用した電池 →酸素電池、微生物電池 など 亜鉛を希硫酸（または食塩水）に入れる →亜鉛がマイナスの性質を持つ電子を残して溶けだし、亜鉛板はマイナス電気を帯電 →銅板はほとんど溶けずにプラスとなる →銅から亜鉛に電流が流れる イタリアのボルタが発明：「ボルタ電池」 イギリスのグローブ卿が発明：「燃料電池」 水の電気分解：水に外部から電気を通して水素と酸素に分解 燃料電池：水素と酸素を電気化学反応させて電気を作る 電解質：電気を通すために水に加えるもの 純水は非常に電気を通しにくいので、実験では通常、水に水酸化ナトリウムなどを加える リン酸形燃料電池 ?ビルなどに設置し、都市ガスを原料にして運転される発電装置で、外見は物置ほどの箱型パッケージタイプ ?床や地面に据え付けて、都市ガスの配管を結び付け、発生する電気の配線と熱（温水や蒸気）の配管を引出