| まえがき ⅲ |
| 第1版への序言 v |
| 謝辞 ⅶ |
| 第1章 イントロダクション 1 |
| 1.1 水素燃料電池－基本原理 2 |
| 1.2 電流を制限するのは何か 6 |
| 1.3 セルを直列にする－バイポーラ・プレート 9 |
| 1.4 ガスの供給と冷却 12 |
| 1.5 燃料電池のタイプ 17 |
| 1.6 その他の電池－燃料電池とそうでないものと 21 |
| 1.6.1 生物学的燃料電池 21 |
| 1.6.2 金属空気電池 21 |
| 1.6.3 レドックスフロー電池または再生型燃料電池 22 |
| 1.7 燃料電池システムのほかの部分 24 |
| 1.8 システムを比較するための数値 27 |
| 1.9 利点と応用 29 |
| 参考文献 30 |
| 第2章 効率と開回路電圧 31 |
| 2.1 エネルギーと水素燃料電池のEMF 32 |
| 2.2 他の燃料電池と電池の開回路電圧 37 |
| 2.3 効率と効率の限界 39 |
| 2.4 効率と燃料電池の電圧 43 |
| 2.5 圧力とガスの濃度の影響 44 |
| 2.5.1 ネルンストの公式 44 |
| 2.5.2 水素の分圧 48 |
| 2.5.3 燃料と酸化剤の利用 49 |
| 2.5.4 システム圧力 50 |
| 2.5.5 応用－血中アルコール濃度測定 51 |
| 2.6 要約 52 |
| 参考文献 53 |
| 第3章 燃料電池の動作電圧 55 |
| 3.1 イントロダクション 56 |
| 3.2 用語法 58 |
| 3.3 燃料電池の非可逆性－電圧降下の原因 59 |
| 3.4 活性化損失 60 |
| 3.4.1 タフェルの式 60 |
| 3.4.2 タフェルの式中の定数 61 |
| 3.4.3 活性化過電圧を下げる 64 |
| 3.4.4 活性化過電圧のまとめ 65 |
| 3.5 燃料クロスオーバーと内部電流 66 |
| 3.6 オーム損失 69 |
| 3.7 物貿輸送損失または濃度損失 70 |
| 3.8 非可逆性の結合 73 |
| 3.9 電気二重層 75 |
| 3.10 各種の非可逆性の識別 77 |
| 参考文献 81 |
| 第4章 固体高分子型燃料電池 83 |
| 4.1 概要 84 |
| 4.2 高分子電解質はどのように動作するか 86 |
| 4.3 電極と電極構造 90 |
| 4.4 固体高分子型燃料電池の水分管理 94 |
| 4.4.1 問題の概要 94 |
| 4.4.2 空気流と水分の蒸発 96 |
| 4.4.3 PEMFCの空気の湿度 100 |
| 4.4.4 余分に加湿をしないPEMFCの運転 103 |
| 4.4.5 外部加湿－原理 106 |
| 4.4.6 外部加湿－いくつかの方法 109 |
| 4.5 固体高分子型燃料電池の冷却と空気供給 112 |
| 4.5.1 陰極供給空気を利用する冷却 112 |
| 4.5.2 反応用空気と冷却用空気の分離 113 |
| 4.5.3 PEMFCの水冷 116 |
| 4.6 固体高分子型燃料電池の結合－バイポーラ・プレート 117 |
| 4.6.1 イントロダクション 117 |
| 4.6.2 バイポーラ・プレート上の流路パターン 118 |
| 4.6.3 PEMFCのバイポーラ・プレート製造法 120 |
| 4.6.4 その他の形式 125 |
| 4.7 動作圧力 128 |
| 4.7.1 問題の概要 128 |
| 4.7.2 高い動作圧力についての簡単な定量的コスト／便益の分析 130 |
| 4.7.3 圧力の選択に影響する他の要素 135 |
| 4.8 反応物質の構成 138 |
| 4.8.1 一酸化炭素被毒 138 |
| 4.8.2メタノールと他の液体燃料 140 |
| 4.8.3 空気の代わりに純粋酸素を用いる 140 |
| 4.9 システムの例 141 |
| 4.9.1 小型12Wシステム 141 |
| 4.9.2 中型2kWシステム 144 |
| 4.9.3 205kW燃料電池エンジン 146 |
| 参考文献 147 |
| 第5章 アルカリ電解質燃料電池 151 |
| 5.1 歴史的背景と概要 152 |
| 5.1.1 基本的原理 152 |
| 5.1.2 歴史的重要性 152 |
| 5.1.3 主要な利点 155 |
| 5.2 アルカリ電解質燃料電池の種類 156 |
| 5.2.1 動く電解質のAFC 156 |
| 5.2.2 静止した電解質のAFC 159 |
| 5.2.3 溶解した燃料のAFC 161 |
| 5.3 動作圧力と温度 165 |
| 5.4 アルカリ電解質燃料電池の電極 168 |
| 5.4.1 イントロダクション 168 |
| 5.4.2 焼結ニッケル粉末 168 |
| 5.4.3 ラネー・メタル 169 |
| 5.4.4 ロール型電極 169 |
| 5.5 セル間結合 171 |
| 5.6 アルカリ電解霞燃料電池の問題と発展 172 |
| 参考文献 174 |
| 第6章 ダイレクト･メタノール燃料電池 175 |
| 6.1 イントロダクション 176 |
| 6.2 陽極反応と触媒 179 |
| 6.2.1 DMFCの全体反応 179 |
| 6.2.2 アルカリDMFCの陽極反応 179 |
| 6.2.3 PEMダイレクト・メタノールFCの陽極反応 180 |
| 6.2.4 陽極への燃料供給 182 |
| 6.2.5 陽極の触媒 184 |
| 6.3 電解質と燃料クロスオーバー 186 |
| 6.3.1 燃料クロスオーバーはどのようにして起きるか 186 |
| 6.3.2 クロスオーバーを減らす標準的手法 187 |
| 6.3.3 開発中の燃料クロスオーバーの減少法 188 |
| 6.4 陰極反応と触媒 190 |
| 6.5 メタノールの生産、貯蔵、安全性 190 |
| 6.5.1 メタノールの生産 190 |
| 6.5.2 メタノールの安全性 192 |
| 6.5.3 メタノールとエタノールの比較 196 |
| 6.5.4 メタノール貯蔵 197 |
| 6.6 ダイレクト・メタノール燃料電池の応用 197 |
| 参考文献 202 |
| 第7章 中高温燃料電池 205 |
| 7.1 イントロダクション 206 |
| 7.2 共通の特徴 208 |
| 7.2.1 燃料の改質 208 |
| 7.2.2 燃料の利用 210 |
| 7.2.3 ボトミング・サイクル 213 |
| 7.2.4 熱交換器の利用－エクセルギーとピンチ・テクノロジー 220 |
| 7.3 リン酸型燃料電池（PAFC） 224 |
| 7.3.1 動作 224 |
| 7.3.2 PAFCの性能 230 |
| 7.3.3 PAFCの最近の発展 234 |
| 7.4 溶融炭酸塩型燃料電池（MCFC） 237 |
| 7.4.1 動作 237 |
| 7.4.2 溶融炭酸塩電解質を利用する意味 241 |
| 7.4.3 MCFCのセル構成部品 242 |
| 7.4.4 スタック構造とシーリング 248 |
| 7.4.5 内部改質 250 |
| 7.4.6 MCFCの性能 253 |
| 7.4.7 実際のMCFCシステム 257 |
| 7.5 固体酸化物型燃料電池（SOFC） 263 |
| 7.5.1 動作 263 |
| 7.5.2 SOFCの構成部品 265 |
| 7.5.3 SOFCの現実的な設計とスタック配置 271 |
| 7.5.4 SOFCの性能 278 |
| 7.5.5 SOFC複合サイクルと斬新なシステム設計およびハイブリッド・システム 280 |
| 7.5.6 中温度SOFC 285 |
| 参考文献 287 |
| 第8章 燃料電池への燃料供給 291 |
| 8.1 イントロダクション 292 |
| 8.2 化石燃料 295 |
| 8.2.1 石油 295 |
| 8.2.2 石油の混合物：タールサンド、オイルシェル、ガス・ハイドレート、LPG 297 |
| 8.2.3 石炭と石炭ガス 298 |
| 8.2.4 天然ガス 300 |
| 8.3 バイオ燃料 302 |
| 8.4 燃料処理の基礎 304 |
| 8.4.1 燃料電池の要求 304 |
| 8.4.2 脱硫 305 |
| 8.4.3 水蒸気改質5 307 |
| 8.4.4 炭素析出と予備改質 311 |
| 8.4.5 内部改質 314 |
| 8.4.6 炭化水素の直接的酸化 316 |
| 8.4.7 部分酸化改質とオートサーマル改質 317 |
| 8.4.8 炭化水素の熱分解あるいはサーマル・クラッキングによる水素生成 319 |
| 8.4.9 ざらなる燃料処理－一酸化炭素の除去 320 |
| 8.5 実際の燃料処理－定置式利用 323 |
| 8.5.1 既存の工業的水蒸気改質 323 |
| 8.5.2 天然ガスを供給する水蒸気改質器付きPEMFCとPAFCプラントのシステム設計 324 |
| 8.5.3 改質器と部分酸化設計 328 |
| 8.6 実際の燃料処理－自動車への応用 337 |
| 8.6.1 一般的問題 337 |
| 8.6.2 自動車用メタノール改質 338 |
| 8.6.3 マイクロスケールのメタノール反応器 342 |
| 8.6.4 ガソリン改質 344 |
| 8.7 電気分解装置 346 |
| 8.7.1 電気分解の動作 346 |
| 8.7.2 電気分解装置の応用 347 |
| 8.7.3 電気分解の効率 348 |
| 8.7.4 高圧の電気分解 349 |
| 8.7.5 光－電気分解 352 |
| 8.8 生物学的水素生産 352 |
| 8.8.1 イントロダクション 352 |
| 8.8.2 光合成 353 |
| 8.8.3 消化プロセスによる水素発生 356 |
| 8.9 水素の貯蔵Ⅰ－水素のまま貯蔵 357 |
| 8.9.1 問題へのイントロダクション 357 |
| 8.9.2 安全性 358 |
| 8.9.3 圧縮水素の貯蔵 361 |
| 8.9.4 液体水素の貯蔵 363 |
| 8.9.5 可逆的メタル・ハイドライドの水素貯蔵 367 |
| 8.9.6 カーボン・ナノファイバの水素貯蔵 370 |
| 8.9.7 水素貯蔵方法の比較 375 |
| 8.10 水素の貯蔵Ⅱ－化学的方法 375 |
| 8.10.1 イントロダクション 375 |
| 8.10.2 メタノール 376 |
| 8.10.3 アルカリ・メタル・ハイドライド 379 |
| 8.10.4 水素化ホウ素ナトリウム 381 |
| 8.10.5 アンモニア 386 |
| 8.10.6 水素貯蔵方法の比較 391 |
| 参考文献 391 |
| 第9章 コンプレッサ、タービン、イジェクタ、ファン、ブロワ、ポンプ 397 |
| 9.1 イントロダクション 398 |
| 9.2 コンプレッサ－利用されるタイプ 399 |
| 9.3 コンプレッサの効率 402 |
| 9.4 コンプレッサ動力 405 |
| 9.5 コンプレッサ性能チャート 405 |
| 9.6 遠心コンプレッサの性能チャート 409 |
| 9.7 コンプレッサの選択－実際の問題 411 |
| 9.8 タービン 413 |
| 9.9 ターボチャージャー 417 |
| 9.1O イジエクタ・サーキュレータ 418 |
| 9.11 ファンとブロワ 420 |
| 9.12 膜／ダイアフラム・ポンプ 422 |
| 参考文献 424 |
| 第10章 燃料電池パワーの伝達 425 |
| 10.1 イントロダクション 426 |
| 10.2 DCレギユレータと電圧変換 427 |
| 10.2.1 スイッチング機器 427 |
| 10.2.2 スイッチング・レギュレータ 430 |
| 10.3 インバータ 436 |
| 10.3.1 単相インバータ 436 |
| 10.3.2 3相インバータ 442 |
| 10.3.3 規制の問題と料金 445 |
| 10.3.4 力率調整 447 |
| 10.4 電気モータ 448 |
| 10.4.1 一般的事項 448 |
| 10.4.2 誘導モータ 449 |
| 10.4.3 ブラシレスDCモータ 452 |
| 10.4.4 スイッチド・リラクタンス・モータ 456 |
| 10.4.5 モータの効率 460 |
| 10.4.6 モータの質量 462 |
| 10.5 バッテリまたはキャパシタ／燃料電池ハイブリッド・システム 464 |
| 参考文献 470 |
| 第11章 燃料電池システムの分析 471 |
| 11.1 イントロダクション 472 |
| 11.2 エネルギー・システム 473 |
| 11.3 油井から車輪までの分析 475 |
| 11.3.1 油井から車輪までの分析の重要性 475 |
| 11.3.2 油井からタンクまでの分析 476 |
| 11.3.3 GMの油井から車輪までの研究の主要な結論 478 |
| 11.4 パワー・トレインまたはドライブ・トレイン分析 480 |
| 11.5 システムの例1－PEMFC駆動バス 482 |
| 11.6 システムの例2－定置型天然ガス供給システム 489 |
| 11.6.1 イントロダクション 489 |
| 11.6.2 フローシートとコンセプト・システム設計 490 |
| 11.6.3 詳細な工学的設計 496 |
| 11.6.4 さらなるシステム分析 497 |
| 11.7 おわりに 499 |
| 参考文献 499 |
| 付録 501 |
| 付録1 モル当たりギブスの自由エネルギー変化の計算 502 |
| A1.1 水素燃料電池 502 |
| A1.2 一酸化炭素燃料電池 504 |
| 参考文献 506 |
| 付録2 便利な燃料電池の式 507 |
| A2.1 イントロダクション 507 |
| A2.2 酸素と空気の使用量 508 |
| A2.3 出口空気流量 509 |
| A2.4 水素使用量 510 |
| A2.5 水の生成 511 |
| A2.6 発生する熱 512 |
| 付録3 本書で使用している略語と記号 514 |
| 訳者あとがき 520 |
| 索引 521 |
