ダイレクトメタノール燃料電池車

ダイレクトメタノール燃料電池車（ダイレクトメタノールねんりょうでんちしゃ、英: Direct Methanol Fuel Cell Vehicle）[1]は、メタノール燃料を燃料電池に供給し、電動機で走行する車のことを言う。

概説

常温・常圧のメタノール燃料[2]と空気[注釈 1]を、搭載したダイレクトメタノール燃料電池に供給し、電気化学反応により直接電子を取り出して発電した電力を電動機に供給し、発生した回転力を駆動輪に伝達して、路面との反作用により走行する車[注釈 2]のことで[3]、燃料電池は液体燃料を気化させて、水蒸気改質して用いる必要がなく、液体の状態で発電することができる[4]。

歴史

2003年第38回東京モーターショーにヤマハ発動機が、ダイレクトメタノール燃料電池を搭載した二輪車の「FC06」を参考出品した[5]。

2004年9月に改良された「FC06 PROT」でナンバーを取得して公道走行を行った[5]。

2005年9月から性能をより成熟させた燃料電池二輪車「FC-me[6]」を静岡県に1台リースしている[5]。

2006年9月にスズキがダイレクトメタノール燃料電池を搭載した燃料電池セニアカー「MIO (ミオ) 」を国際福祉機器展に参考出品した[7]。

2008年11月に燃料電池セニアカー「MIO (ミオ) 」を静岡県へリース販売している[7]。

2009年第41回東京モーターショーにスズキが、ダイレクトメタノール燃料電池を搭載した燃料電池セニアカー「MIO (ミオ) 」を参考出品した[8]。

メタノール燃料

燃料には、メタノール水溶液 (MeOH54[6]) が用いられる[5]。

オートモーティブダイレクトメタノール燃料電池システム

ダイレクトメタノール燃料電池（ダイレクトメタノールねんりょうでんち、英: DMFC:Direct Methanol Fuel Cell）[9][10]は、イオン交換膜を電極で挟んだ構造で、燃料極側にメタノール水溶液を供給し、水蒸気改質ではなく電気化学反応により直接電子を取り出して発電を行う燃料電池であり、水蒸気改質器が必要なくシステムが簡素化できるが、燃料がイオン交換膜を透過して出力を低下させるクロスオーバー現象が起こることや反応過程で一酸化炭素 (CO) が発生して触媒が劣化 (CO被毒) する問題がある[5]。

また、エネルギーバッファには、リチウムイオン電池が用いられる[6]。燃料電池の出力は、電動機の最大出力の約1/2に設定される[6]。

電気化学反応式

〈全体の反応[5]〉

${\ce {\mathrm {{CH3OH}+{H2O}+{({\frac {3}{2}})O2}\longrightarrow {CO2}+{3H2O}} }}$

反応は、イオン交換膜内を正電荷を持つ水素イオン (H⁺) が移動することにより実現される[5]。

〈アノードの反応[5]〉

${\ce {\mathrm {{CH3OH}+{H2O}\longrightarrow {CO2}+{6H^{+}}+{6e^{-}}} }}$

〈カソードの反応[5]〉

${\ce {\mathrm {{({\frac {3}{2}})O2}+{6H^{+}}+{6e^{-}}\longrightarrow {3H2O}} }}$

イオン交換膜

水素イオン交換膜（すいそイオンこうかんまく、英: PEM:Proton Exchange Membrane）[参考文献 1][11][12]が用いられる[5]。

電極触媒

アノードには、メタノール酸化電極触媒が用いられる[5]。また、カソードには、酸素還元電極触媒が用いられる[5]。

研究開発プロジェクト

ヤマハ発動機とユアサは、2000年頃からダイレクトメタノール燃料電池の共同開発を行っている[13]。

インフラ整備

注釈

厳密には、空気に含まれる酸素 (O₂) による反応。
道路交通法上は、「車」には、「自動車」、「原動機付自転車」、「軽車両（自転車、荷車、リヤカー、そり、牛馬等）」が含まれ、「自動車」には、「大型自動車」、「普通自動車」、「大型特殊自動車」、「小型特殊自動車」、「自動二輪車」が含まれる。

脚注

“日本自動車研究所（JARI）平成18年度燃料電池自動車に関する調査報告書　p. 235” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。
“高杉製薬安全データシート (SDS) 燃料用アルコール” (PDF). 高杉製薬株式会社. 2018年9月9日閲覧。
“FCVのしくみ（「水素」を「メタノール燃料」に読み替える）”. JHFC. 2018年9月9日閲覧。
“日本自動車研究所（JARI）平成17年度燃料電池自動車に関する調査報告書 p. 175” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。
“日本自動車研究所（JARI）平成20年度燃料電池自動車に関する調査報告書 pp. 231 f.” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。
“日本自動車研究所（JARI）平成20年度燃料電池自動車に関する調査報告書 p. 165” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。
“日本自動車研究所（JARI）平成20年度燃料電池自動車に関する調査報告書 p. 154” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。
“JHFC水素・燃料電池実証プロジェクト「燃料電池セニアカー「MIO(ミオ)」」節”. JHFC. 2018年9月9日閲覧。
“直接メタノール型燃料電池” (PDF). 豊田中央研究所. 2018年9月9日閲覧。
“ダイレクトメタノール燃料電池(DMFC)の開発状況と技術課題” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。
“日本自動車研究所（JARI）平成20年度燃料電池自動車に関する調査報告書 p. 6” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。
“日本自動車研究所（JARI）平成20年度燃料電池自動車に関する調査報告書 p. 205” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。
“日本自動車研究所（JARI）平成20年度燃料電池自動車に関する調査報告書 p. 232” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。

参考文献

田中・朝澤・山口・藤村「液体燃料を用いる貴金属フリー燃料電池車」『水素エネルギーシステム』第36巻第2号、水素エネルギー協会 (HESS)、2011年、p. 8、ISSN 1341-6995。

外部リンク

“「ダイレクトメタノール燃料電池車」表記が使われた例”. GGSOKU編集部. 2018年9月9日閲覧。
“「ダイレクトメタノール燃料電池(DMFC)」表記が使われた例 : 貴金属を全く使わず液体燃料から発電する燃料電池自動車（2015年2月）p. 6”. ダイハツ工業. 2018年9月9日閲覧。

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[空気酸素-3] 厳密には、空気に含まれる酸素 (O₂) による反応。

[車-4] 道路交通法上は、「車」には、「自動車」、「原動機付自転車」、「軽車両（自転車、荷車、リヤカー、そり、牛馬等）」が含まれ、「自動車」には、「大型自動車」、「普通自動車」、「大型特殊自動車」、「小型特殊自動車」、「自動二輪車」が含まれる。

[DMFC-1] “日本自動車研究所（JARI）平成18年度燃料電池自動車に関する調査報告書　p. 235” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。

[メタノール燃料-2] “高杉製薬安全データシート (SDS) 燃料用アルコール” (PDF). 高杉製薬株式会社. 2018年9月9日閲覧。

[FCVのしくみ-5] “FCVのしくみ（「水素」を「メタノール燃料」に読み替える）”. JHFC. 2018年9月9日閲覧。

[改質不要-6] “日本自動車研究所（JARI）平成17年度燃料電池自動車に関する調査報告書 p. 175” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。

[出典_歴史42Uh-7] “日本自動車研究所（JARI）平成20年度燃料電池自動車に関する調査報告書 pp. 231 f.” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。

[FC-me-8] “日本自動車研究所（JARI）平成20年度燃料電池自動車に関する調査報告書 p. 165” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。

[MIO-9] “日本自動車研究所（JARI）平成20年度燃料電池自動車に関する調査報告書 p. 154” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。

[出典_歴史9czJ-10] “JHFC水素・燃料電池実証プロジェクト「燃料電池セニアカー「MIO(ミオ)」」節”. JHFC. 2018年9月9日閲覧。

[出典_車載esWG-11] “直接メタノール型燃料電池” (PDF). 豊田中央研究所. 2018年9月9日閲覧。

[出典_車載L7nJ-12] “ダイレクトメタノール燃料電池(DMFC)の開発状況と技術課題” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。

[PEM-14] “日本自動車研究所（JARI）平成20年度燃料電池自動車に関する調査報告書 p. 6” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。

[水素イオン交換膜-15] “日本自動車研究所（JARI）平成20年度燃料電池自動車に関する調査報告書 p. 205” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。

[共同開発-16] “日本自動車研究所（JARI）平成20年度燃料電池自動車に関する調査報告書 p. 232” (PDF). JARI. 2018年9月9日閲覧。

[水素エネルギーシステム36(2)図4_燃料電池構造比較-13] 田中・朝澤・山口・藤村「液体燃料を用いる貴金属フリー燃料電池車」『水素エネルギーシステム』第36巻第2号、水素エネルギー協会 (HESS)、2011年、p. 8、ISSN 1341-6995。

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