未来を支える化学電池| 長崎大学森口勇教授

長崎大学工学部工学科化学・物質工学コース森口勇教授

未来を支える化学電池

長崎大学
工学部工学科化学・物質工学コース

森口勇教授

30分のミニ講義を聴講しよう！未来を支える化学電池

エネルギーをいかに確保するかは人類の未来に関わる世界的な課題となっています。化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池や、化学反応によって電気エネルギーを出し入れできる二次電池などの「化学電池」は、未来を支える重要なテクノロジーです。

先生からのメッセージ

化学は、原子、分子、イオン、電子、光から、実際に手で触れる大きさの物質、材料、生命、空間に至るまで、さらにそれらが関わる反応や現象も含めて、あらゆるところに関わる学問です。そこには未知で無限の可能性と夢が広がっています。なぜ、どうしてと疑問を持って、探究することが化学という学問のスタートです。
今、人類が直面しているグローバルな環境・エネルギー問題の解決には、化学を基にした新しい技術が必要になっています。時代は、あなたの創造力とチャレンジ精神を求めているのです。

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夢ナビ講義も読んでみよう世界的なエネルギー問題の解決の鍵は、二次電池の開発にあり

化石燃料に代わるエネルギー源エネルギーをいかに確保するかが世界的な課題となっています。温暖化の原因となる二酸化炭素の排出削減のために、化石燃料の使用が抑制される一方で、それに代わる有力なエネルギー源が十分ではないからです。原子力発電は、日本では事故の記憶から国民の支持を得られず再稼働が進みません。また、今後発展が期待される再生可能エネルギーは、自然現象に依存するため供給が安定せず、エネルギーの主流になるのはまだ難しい状況です。化学反応を使って電気を生み出す・貯蓄する電気は、エネルギーの中で使い勝手がよく、電線で運搬できる上、ほかのエネルギーへの変換も容易です。その電気を作り出すのに、火力発電所では、熱エネルギーを基にタービン、発電機を通して電気へ変換しています。一方、燃料電池では化学反応を通して電気を生むことができます。化学反応から電気へのエネルギー変換効率は理論的に高いため、化学エネルギーの活用が期待されています。また、太陽光発電、風力発電などの再生可能エネルギー利用への期待も高まっていますが、作り出した大量の電気を蓄えて安定した供給が必要です。この場合にも繰り返し充放電可能な二次電池（蓄電池）が活躍します。電池の性能向上でエネルギーの有効利用リチウムイオン電池はすでに実用化されていますが、安全性や高エネルギー密度化、高出力化、材料資源の確保などで課題が多くあります。そこで、多くの研究者が電池の高性能化に向けて活発に研究開発に取り組んでいます。電池反応にともなうイオン移動の高速化や多くの電子を動かすことができる材料の開発がなされています。電池の有機電解液を無機固体にして安全性を高めた全固体電池や、リチウムよりも1000倍以上の埋蔵量があるナトリウムを使った安価な電池の研究開発も進んでいます。二次電池を使用する電気自動車は、現在は航続距離や充電時間でガソリン車に劣りますが、電池の性能向上が進めば、それらの課題も解消され、普及も進み、二酸化炭素の削減に貢献するでしょう。