燃料電池の4種類は『コ・リン・ヨウ・コで温度UP』で攻略

この記事で身につくこと

電験三種「電力」科目の新エネルギー分野で、文章問題の常連になっているのが 燃料電池発電。 「電池なのに発電装置？」「種類が4つもあって覚えられない…」と、名前と分類でつまずく人がとても多い論点です。

ですが安心してください。燃料電池は 本質さえつかめば、覚えることがほとんど決まっている お得な分野。計算もほぼ出ず、文章問題の正誤判定がメインなので、ポイントを押さえれば確実な得点源になります。

本記事を読み終えたら、

• 燃料電池が「電池」ではなく 発電装置 だと説明できる
• 出力が直流で、系統連系に インバータが必須 な理由が分かる
• 4種類を 動作温度の順番 でスラスラ並べられる

ようになります。

暗記フレーズ：コ・リン・ヨウ・コ で温度UP

固体高分子 → リン酸 → 溶融炭酸塩 → 固体酸化物 の順に動作温度が高くなる

頭文字をつなげて 「コ・リン・ヨウ・コ で温度UP」。 この並び順さえ口で言えるようになれば、4種類の温度を問う問題は実質クリアです。 「コ（固体高分子）」で始まり「コ（固体酸化物）」で終わる、両端が”コ”なのも覚えるときの目印になります。

まず大前提：燃料電池は「電池」ではなく「発電装置」

ここが最初の、そして最大の混乱ポイントです。

名前に「電池」とついていますが、燃料電池は充電して繰り返し使う電池（二次電池）でも、使い切りの電池（一次電池）でも ありません。

燃料（水素）を供給し続ける限り、発電し続ける『発電装置』

これが正体です。ガソリンを入れれば走り続ける発電機と同じイメージで、「電池」というより「水素で動く小さな発電所」と捉えると一気にスッキリします。

発電の仕組みは、水素と酸素を化学反応させて電気を取り出すこと。理科で習った「水の電気分解」を逆回ししたものです。

$$2{\text{H}}_2+{\text{O}}_2\to 2{\text{H}}_2\text{O}+\text{電気}$$

回転する部品（タービン）を使わず化学反応で直接発電するため、騒音・振動が少ない のも大きな特徴です。

出力は直流 → 系統につなぐには「インバータ」必須

燃料電池が化学反応で生み出す電気は、直流（DC） です。

ところが、家庭やビルに届いている商用電力系統は 交流（AC）。 直流のままでは交流の系統につなげないため、途中で 直流→交流に変換する機器 が必要になります。それが インバータ です。

燃料電池（直流） → インバータで交流化（DC→AC） → 商用系統へ

電験ではこの「出力は直流なので、系統連系にはインバータが必要」という一文が、文章問題で繰り返し問われます。太陽光発電（こちらも直流発電）とまったく同じ理屈なので、セットで覚えておくと忘れません。

4種類は「電解質」の違い＝動作温度の違い

燃料電池は、内部で使う 電解質（イオンを運ぶ物質） の違いで4種類に分けられます。 そして、この4種類は 動作温度 がそれぞれ大きく異なります。ここを並べ替えさせるのが頻出パターンです。

種類（略称）	動作温度の目安	燃料
固体高分子形（PEFC）	常温〜90℃	H₂ のみ
リン酸形（PAFC）	約200℃	H₂ のみ
溶融炭酸塩形（MCFC）	約650℃	H₂ ＋ CO
固体酸化物形（SOFC）	約1000℃	H₂ ＋ CO

並び順はそのまま暗記フレーズ。

コ・リン・ヨウ・コ で温度UP （固体高分子 ＜ リン酸 ＜ 溶融炭酸塩 ＜ 固体酸化物）

もう一つの落とし穴：燃料に「CO」が使えるかどうか

表の右端、燃料の違い も狙われます。

• 低温型（固体高分子形・リン酸形） … 燃料は H₂（水素）のみ
• 高温型（溶融炭酸塩形・固体酸化物形） … H₂ に加えて CO（一酸化炭素）も 燃料にできる

ポイントは、高温型はCOも燃料化できる ということ。温度が高いほど反応の幅が広がる、と紐づけて覚えると混乱しません。 「温度UPの後ろ2つ（ヨウ・コ）はCOもOK」と、暗記フレーズに乗せてしまいましょう。

＋α：身近な燃料電池と、効率No.1の次世代型

試験には直接出にくいですが、知っておくとイメージが固まる豆知識を2つ。

• 固体高分子形（PEFC） … 最も身近な燃料電池。燃料電池自動車（トヨタMIRAIなど） や 家庭用のエネファーム に採用されています。低温で動くので扱いやすいのが強み。
• 固体酸化物形（SOFC） … 発電効率が 最大65% と圧倒的に高く、業務用の コージェネレーション（熱電併給） で注目される次世代型。高温で動く分、効率も高くなります。

「低温＝身近で扱いやすい／高温＝高効率で大型向け」という大きな対比で押さえておくと、種類の特徴がスッと頭に入ります。

まとめ

• 燃料電池は 電池ではなく「発電装置」（燃料を入れ続ける限り発電）
• 水素と酸素の化学反応で直流を発電。回転部がなく騒音・振動が少ない
• 出力は直流 → 系統連系にはインバータ（DC→AC）が必須
• 4種類は電解質で分かれ、動作温度は 固体高分子 ＜ リン酸 ＜ 溶融炭酸塩 ＜ 固体酸化物
• 燃料は低温型が H₂のみ、高温型は H₂＋CO も使える

暗記フレーズ：コ・リン・ヨウ・コ で温度UP

「電池ではなく発電装置」「直流だからインバータ」「温度はコ・リン・ヨウ・コ」――この3点を押さえておけば、燃料電池の文章問題で迷うことはなくなります。