電験三種 平成26年度(2014) 機械 問12 過去問解説
次の文章は，燃料電池に関する記述である。
（ア）燃料電池は $80 \sim 100\,^\circ\mathrm{C}$ 程度で動作し，家庭用などに使われている。燃料には都市ガスなどが使われ，（イ）を通して水素を発生させ，水素は燃料極へと導かれる。燃料極において水素は電子を（ウ）水素イオンとなり，電解質の中へ浸透し，空気極において電子を（エ）酸素と結合し，水が生成される。放出された電子が電流として負荷に流れることで直流電源として動作する。また，発電時には（オ）反応が起きる。
上記の記述中の空白箇所（ア），（イ），（ウ），（エ）及び（オ）に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- (1) （ア）固体高分子形，（イ）改質器，（ウ）放出して，（エ）受け取って，（オ）発熱
- (2) （ア）りん酸形，（イ）燃焼器，（ウ）受け取って，（エ）放出して，（オ）吸熱
- (3) （ア）固体高分子形，（イ）改質器，（ウ）放出して，（エ）受け取って，（オ）吸熱
- (4) （ア）りん酸形，（イ）改質器，（ウ）放出して，（エ）受け取って，（オ）発熱
- (5) （ア）固体高分子形，（イ）燃焼器，（ウ）受け取って，（エ）放出して，（オ）発熱
答えと解説を見る
正解は(1)
解説
【考え方】燃料電池は、水素と酸素から、電気と熱と水をつくります。燃料極で電子を出し、空気極で電子を受け取ります。
覚えるポイント：燃料極 $\mathrm{H_2} \rightarrow 2\mathrm{H^+} + 2e^-$、空気極 $\dfrac{1}{2}\mathrm{O_2} + 2\mathrm{H^+} + 2e^- \rightarrow \mathrm{H_2O}$。
■1 種類と装置 (ア)(イ)
80〜100 ℃くらいで動き、家庭用（エネファーム）に使われているのは固体高分子形です。→ (ア) 固体高分子形
りん酸形は約200 ℃です。
都市ガスから水素を取り出す装置は改質器です。→ (イ) 改質器
■2 電子のやりとり (ウ)(エ)
燃料極で、水素は電子を放出して、水素イオンになります。→ (ウ) 放出して
空気極で、電子を受け取って、酸素と結びつき、水ができます。→ (エ) 受け取って
■3 熱 (オ)
発電するときには発熱反応が起こり、その熱も給湯などに使えます。→ (オ) 発熱
答えは(1)ピヨ。
出典：平成26年度（2014） 第三種電気主任技術者試験（電気技術者試験センター）機械 問12