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ガソリンで、発電してその電気で車を動かすのが燃料電池自動車ですか。

rit********さん

2009/12/1516:09:30

ガソリンで、発電してその電気で車を動かすのが燃料電池自動車ですか。

ガソリンや水素を使って、発電して
その電気で車を動かすのが燃料電池自動車になるのですか。
ガソリンエンジンの動力で直接車を動かすのではなく、
ガソリンエンジンは、発電機だけのためにあるのでしょうか。
今の車は、ガソリンエンジンの動力で動かし、その付録ぐらいでエンジンからベルトをつないでダイナモを動かしますが、
発電機だけのために、エンジンが回転するほうが効率は良くなるのですか?
電車では、よくある方法だと聞きます。
ディーゼル機関車は、ディーゼルエンジンで駆動するのでなく、ディーゼルでいったん発電機を回して電気を作り、
その電気で電車が動くようです。
坂道などでは、アクセルを踏み込んだりしていましたが、
電気が間に入るシステムでは、エンジンは一定の回転数で回るので燃費も良くなるのでしょうか。

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lun********さん

編集あり2009/12/1610:31:42

燃料電池は動力源が電気のみのためハイブリッド車ではありません。

ハイブリッドの場合はガソリンエンジンを発電動力のみに使いモーターのみで動かすのがシリーズ方式、発電に加えてエンジンとモーター両方で動かすのがパラレル方式です。燃料電池の場合はガソリンは使わずハイブリッドでもありませんが、電気系統がシリーズ方式です。

シリーズのように発電だけをするメリットは車輪の負荷が直接エンジンにかからず理想的な作動状況を維持しやすい点です。日本で走っているハイブリッド車は方式に違いはあってもガソリンエンジン発電自動車ばかりのため一般にこれをハイブリッド車と呼んでいます。これは燃料電池とは関係ありません。

燃料電池は水素を反応させて電気とお湯を作ります。これを発電装置としてエンジンの代わりに積んだのが燃料電池自動車です。エンジンで発電するとモーターを回しますが、燃料電池の場合は何も動かさず化学反応だけですので発電効率自体は良いです。水素で周囲の金属が脆化(もろくなる)といった安全上の問題はあります。

燃料電池の燃料として水素をタンクに詰めるなどしてそのまま積んでしまうか、改質器という燃料から水素を取り出す機械も載せる事で水素ではなく水素の原料となる天然ガスなどの燃料を載せられるようにするかの違いはあります。

発電の後は電気自動車と同じで、直接発電装置から出すかバッテリーに一旦貯めて出すかの違いはありますが、電気をモーターに流して動かします。

鉄道の場合は車両が重いため急な負荷があった場合にも回転が止まることがないモーターの方が向いています。また、大きな装置を載せても自動車ほどは問題にならないという鉄道の利点もあります。この点船も同様です。

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ho2********さん

編集あり2009/12/1801:10:54

>ガソリンで、発電してその電気で車を動かすのが燃料電池自動車ですか。

違います。燃料電池自動車ではガソリンを使いません。燃料として補給するのは水素のみで水素を化学反応させて電気を発電し、その発電した電気でモーターを回して車の動力にしています。

>今の車は、ガソリンエンジンの動力で動かし、その付録ぐらいでエンジンからベルトをつないでダイナモを動かしますが、
発電機だけのために、エンジンが回転するほうが効率は良くなるのですか?

そのような考え方もありますが、これからは車の動力を地球の為にガソリンなどの鉱物資源を極力使わなく、CO2を出さない方法にしていく必要があります。そのことを考えると発電機だけのためにでもガソリンを使うことをよしとしないことになります。又、今の税の制度としても一般的な意識としてもガソリンを使う量が全くなくなれば維持費が安くなることになるので、残念ながら燃料電池自動車の燃料となる水素でも資源を使っていますが、まずは資源を使わない第一歩として又は維持費がかからない車として燃料電池自動車の存在意義があります。もし、ガソリンの原料になる資源が無現に存在してCO2の問題がなければハイブリットや燃料電池より以前からあるガソリンエンジンの動力で動かし、その付録ぐらいでエンジンからベルトをつないでダイナモを動かしたほうが走行可能距離等を加味した効率、使い勝手はいいです。でも、電気自動車や燃料電池自動車の開発度合いによっては数十年後に以前からあるエンジン(内燃機関)より電気自動車や燃料電池自動車のほうが全てにおいて効率が良くなるかもしれません。

>ディーゼル機関車は、ディーゼルエンジンで駆動するのでなく、ディーゼルでいったん発電機を回して電気を作り、
その電気で電車が動くようです。

そのような機関を使っているのは予算がないローカル線のみですよね。本当は都心のように普通の電車にした方が効率はいいですがインフラ整備や乗車賃の収入などの都合によりディーゼル機関車が存在します

>坂道などでは、アクセルを踏み込んだりしていましたが、
電気が間に入るシステムでは、エンジンは一定の回転数で回るので燃費も良くなるのでしょうか。

このシステムは燃料電池自動車ではなくハイブリットシステムでの考え方になります。燃料電池自動車にはエンジン(内燃機関)は搭載しないです。ハイブリットシステムとしての考え方でしたらその方がガソリン消費量はすくなくなり、ガソリンの燃費は良くなりますね。

e60********さん

2009/12/1721:34:12

●燃料電池とは
まず添付図をご覧ください。

このように3つのパーツから構成されます。陰極,電解膜,そして陽極です。陰極側に水素を,陽極側に空気(酸素)をいれます。すると,電解膜の中を水素原子のプラスイオン(H+)が陰極側から陽極側に移動します。このとき,水素原子にもともとあった電子は黒い線を流れます。この電子の移動が「発電」になります。

つまり燃料電池とは,ふつうの「電池」ではなく,「発電装置」なのです。

なお燃料電池にはいくつかの方式があり,ここで示したのは自動車に使われようとしている固体高分子形です。

●燃料電池自動車のいろいろ
燃料電池を駆動するには,「水素」が必要であり,通常,「高圧の水素タンク」を搭載しています。しかし燃料電池自動車にはいろいろなタイプがあります。

(1) 高圧水素タンク方式 … 350~700気圧という高圧のタンク内に水素を貯蔵しています。いちばん一般的です。

(2) 液体水素タンク方式 … 低温にすると,水素は液化します。これを断熱材の容器に入れた方式で,BMWが水素エンジン自動車に使っています。2週間程度しか燃料を保存できない(少しずつ大気に漏れていく)のが欠点です。

(3) メタノール改質方式 … メタノール(メチル・アルコール)を高温(550℃)で改質し,水素を取り出す方式です。初期のトヨタの燃料電池車に採用されていましたが,起動時間がかかり,効率が悪いので,最近はあまりありません。

(4) ガソリン改質方式 … メタノールを使うと,新しいインフラが必要です。しかしガソリンなら,現在のガソリン・スタンドがほぼそのまま使えます(ガソリンの不純物量がちょっと問題)。非常に高い高温(850℃)で改質しなければならないので,最近は下火です。

●水素自動車は2種
水素自動車には,下記の2種類があります。

(1) 水素エンジン自動車 … 水素をエンジンで燃焼させる方式でBMWやマツダなどが開発中です。燃料電池より安いので,実用性は高いとおもいますが,航続距離が短いのが欠点です。

(2) 燃料電池自動車

●ハイブリッド車は3種類

(1) パラレル方式 … ホンダや日産の方式で,エンジンのアシストをするモータを1個だけ搭載しています。モータ出力は10~20kWクラスです。走行の主体はエンジンで,加速時にモータを補助として使い,減速時にモータで発電します。

(2) シリーズ方式 … 基本は電気自動車で,大型のモータ(50~120kW)を搭載しています。やや小型のエンジン(1~1.5L)で発電し,その電力でモータを駆動します。つまり発電機とモータの2個が必要です。電気自動車より航続距離が長いので,「レンジ・エクステンダー」といわれます。

(3) シリーズ・パラレル切り換え方式 … トヨタのハイブリッド車で使われる方式で,2このモータ(モータと発電機)を使います。上記のパラレルとシリーズの良いとこ取りをした方式です。

●ご質問の方式は?
上記のシリーズ方式のハイブリッド車が該当します。

この方式では,エンジンの効率点(良燃費点)で発電をしますので,発電効率やモータ効率を考慮しても,一般のガソリン車より燃費が良くなります。

簡単ですが,ご参考になれば幸いです。

●燃料電池とは
 まず添付図をご覧ください。...

uta********さん

編集あり2009/12/1600:32:09

toku_chan_109どの。

貴殿が言ってるのは水素エンジン自動車。水素燃料電池自動車とは、全然違う。

水素エンジン自動車は、日本ではマツダが水素ロータリーでやってる程度。

mar********さん

編集あり2009/12/1517:58:29

toku_chan_109さん、全然違う!燃料電池自動車は車載の水素ボンベ(タンク)に充填した水素と空気中の酸素を燃料電池セルという機構に通し直流電気を発生させ電気モーターのみで車両を動かす。水素は燃やしているのでは無く酸素と化学反応させ最終的に水だけを排出する。だから走る為にCO2を発生させない究極のクリーンカーと云われるのだ。元、トヨタで燃料電池バスの開発していた自分が言うのだから燃料電池について、いい加減な事を言って貰っては困る。

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ish********さん

2009/12/1517:48:16

物質の化学反応によって電力を取り出すのが燃料電池で、その電力で動く自動車を燃料電池車と言います。
基本的には、エンジンなどの内燃機関を用いません。

エンジンで発電を行い、その電力を使ってモーターで走行するのはシリーズ方式のハイブリッド車といいます。
電車や船舶などに使用されるのは、ディーゼル・エレクトリック、、ガス・エレクトリックと呼ばれるシリーズ方式のハイブリッド機関です。
利点は機関の配置が自由で、無駄なく効率よく搭載する事が可能となり、重たく巨大なトランスミッションやクラッチが不要になります。
またご指摘の通り、効率の良いエンジン回転数を維持し、モーターによって速度を変えることで無駄が減る事になります。


但し、シリーズ方式のハイブリッド車には欠点もあります。
電車や船舶等と違い、自動車に搭載する場合は機関が大型化する傾向です。
求められる出力の変動が非常に大きいために、大型の蓄電池で電力不足に対応する必要に迫られます。
かと言って、大きなエンジンで沢山発電しては、高効率を求める事が出来なくなります。
電車や船舶等では枯れた技術といえますが、こと自動車に関してはこれから発展する技術といえます。

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