燃料電池
燃料電池（ねんりょうでんち、）は、燃料（多くは水素）と酸化剤（多くは酸素）の化学エネルギーを、一対の酸化還元反応によって電気に変換する電気化学電池である。燃料電池が多くの電池と異なる点は、化学反応を維持するために燃料と（通常は空気からの）酸素を継続的に供給する必要がある点である。一方、電池では化学エネルギーは通常、電池内に既に存在する物質から得られる。燃料電池は、燃料と酸素が供給される限り、継続的に電気を作り出すことができる。
最初の燃料電池は、1838年にウィリアム・グローブによって発明された。その後、1932年にフランシス・ベーコンが水素-酸素燃料電池を発明して以来、1世紀以上にわたって商業利用されてきた。アルカリ型燃料電池は、発明者の名前をとってベーコン型燃料電池とも呼ばれ、1960年代半ばからNASAの宇宙計画で人工衛星や宇宙カプセルの発電に使用されてきた。それ以来、燃料電池は他の多くのアプリケーションにも使用されている。燃料電池は、商業施設、産業施設、住宅、遠隔地やアクセスが困難な場所での一次電源やバックアップ電源として使用されている。また、フォークリフト、自動車、バス、列車、ボート、オートバイ、潜水艦などの燃料電池自動車の動力源としても使用されている。
燃料電池にはさまざまな種類があるが、いずれも陽極と陰極、そしてイオン（多くは正電荷の水素イオン（プロトン））を行き来させる電解質で構成され、その電解質は燃料電池の両側面に存在する。陽極では、触媒によって燃料が酸化反応を起こし、イオン（多くの場合、正電荷の水素イオン）と電子が生成される。イオンは電解質を通って陽極から陰極に移動する。同時に、電子は外部回路を通って陽極から陰極に流れ、直流電気を発生させる。陰極では、別の触媒によってイオン、電子、酸素が反応し、水やその他の物質が生成される。燃料電池は電解質の種類によって分類され、起動時間が1秒の固体高分子形燃料電池（PEM燃料電池、PEMFC）から10分の固体酸化物型燃料電池（SOFC）までの差がある。関連技術として、充電することで燃料が再生されるフロー電池がある。個々の燃料電池の電位は0.7ボルト程度と比較的小さいため、用途に応じて十分な電圧を発生させるために、電池を「積み重ねる」、つまり直列に配置する。燃料電池は電気だけでなく、水蒸気や熱も発生し、燃料によってはごく微量の二酸化窒素などの排出物もある。一般的に普及している燃料電池自動車やエネファームでの発電効率は30～40％であり、PEFC燃料電池の発電効率はそこまで高くない。ただしエネファームでは効率の悪さからくる廃熱を給湯に回す事でエネルギー効率の向上が可能である。また高温域で運転するSOFCによるコジェネレーション方式で廃熱を回収すれば、最大85％の効率を得ることができる。