クイズ問題: 水素などを酸素と化学反応させ電気を作る発電装置のことを、一般に何というでしょう?
答え: 燃料電池

関連するWikipedia記事の抜粋:
title: 燃料電池
text: 水素を反応させ電気を取り出す仕組みとしては、水の電気分解の逆反応である 2H2 + O2 → 2H2O による場合が多い。反応時に熱を伴うだけでなく、発電効率の高いものほど反応に高温を必要とする傾向があり、1,000°C近くの環境を必要とする方式もある。反応によってできる物質は水であるが、生成されるのが高熱環境下であるため、実際に排出されるのは水蒸気または温水である。
title: オルタネーター
text: オルタネーター(英語: alternator)は交流(alternating current)の電気を生成する発電機である。自動車やオートバイ、小型航空機などに搭載されているものは、ダイオードなどを使った整流器で直流へと整流される場合も多く、これらの分野では整流器を含めてオルタネーターと呼ばれる。オートバイの分野では、前照灯・尾灯など、バッテリーを通さずに交流のまま負荷につなぐ場合もあるため、整流器を含めずにジェネレーター(英: generator)とも呼ばれる。
title: 電気自動車
text: メタノール 水溶液と空気中の酸素を化学反応させて発電し(ダイレクトメタノール燃料電池)、電動機で走行する車。反応後に水と二酸化炭素が発生する。自動車としてはまだ実用化に至っていない。
title: 水素
text: 空気中の酸素と反応させて水を生成しながら発電する水素 – 酸素型燃料電池は19世紀中ごろには実験的に成功したが、生活家電などの分野へは応用されず、20世紀の宇宙開発を通じて技術検討が進んだ。燃料電池は現時点の技術においては発電効率が35 - 60パーセントと高く、発熱エネルギーを回収することができれば80パーセントまで高めることができる。環境負荷も低いという利点がある。燃料にはメタノールを用いる機械もあるが、水素ガスを利用するものでは自動車への積載を念頭に置いた固体高分子形燃料電池(PEFC)が有力視されており、電解質分離膜や電極劣化の抑制など技術開発が進められている。また宇宙船では燃料電池から得られる電力のほかに、同時に生成される水の利用も行われることがある。
title: 熱機関
text: 外燃機関は、熱交換器により熱源の熱を作動ガス(作動気体)に与え、この作動ガスがピストンを押す・タービンを回転させるなどの仕事をするものである。代表的な実用例である蒸気機関車では熱効率10 %程度と効率のよい物ではないが、発電所の汽力発電系では40 %弱の効率を引き出している。なお理論的には、スターリングエンジンはカルノーサイクルに最も近い効率を引き出すことができる。作動流体と熱源・燃料が分離されているという原理から、熱源・燃料については、液体(重油)・固体(石炭・薪など)・原子力・太陽熱・廃熱などなど、自由度がある。
title: 電気分解
text: 電気分解(でんきぶんかい、(英: electrolysis)は、化合物(化合物溶液)に電圧(二電極法の場合)または電位(三電極法の場合)をかけることで、陰極で還元反応、陽極で酸化反応を起こして化合物を化学分解する方法。もしくはその化学分解によって生成物を生成する方法。略して電解ともいう。同じ原理に基づき、電気化学的な酸化還元反応によって物質を合成する方法は電解合成と呼ばれ、特に生成物が高分子となる場合は電解重合という。
title: 燃料電池
text: 燃料電池は電池本体の外部から正極材、負極材を投入するという点に着目すればレドックス・フロー電池に類似している。 燃料電池の場合、一般的に正極材(酸化剤)は空気中の酸素であり、反応後の物質は水蒸気や二酸化炭素として排出される一次電池的な利用となる。一方、レドックス・フロー電池の場合は正極材、負極材ともに液体であり、放電により排気ガスが出ることなく反応後の液体はタンクに戻される。電池に逆電圧をかけることで逆反応を起こすことができ、正極材、負極材として復活させることができる。このようにレドックス・フロー電池は二次電池的な利用が主となる。
title: 電気分解
text: 塩素やアルミニウムなど様々な化学物質が電気分解によって生産されている。水の電気分解は初等教育の中でも取り上げられる典型的な化学実験であるとともに、エネルギー源として期待される水素の製造法として研究が進められている。
title: 原子力発電
text: 原子力発電の仕組みを簡単に表現すると、核分裂反応で発生する熱を使って水を沸騰させ、その蒸気で蒸気タービンを回すことで発電機を回して発電しているといえる。火力発電の場合は石油や石炭、液化天然ガスといった化石燃料を燃やして熱を作り出して蒸気を発生させ、その蒸気で蒸気タービンを回すことで発電機を回して発電を行っている。つまり、原子力発電と火力発電は、発生した蒸気でタービンを回し発電機で発電するという点で、同じ仕組みを利用しているといえる。このような蒸気でタービン発電機を回転させ、電力へ変換する発電方法を汽力発電という。
title: 静電気
text: 放電現象の応用では、放電のエネルギーを利用した点火装置が代表的である。コンロやライターなどの身近なガス点火装置も圧電素子による静電気を利用している。また、空気中での放電はオゾンの生成に利用される。
title: フィッシャー・トロプシュ法
text: メタン(天然ガス)や石油類などの炭化水素と水蒸気の反応(水蒸気改質法)に必要なエネルギーは、メタン(天然ガス)や石油などの一部を取り出して反応装置の外部で空気と一緒に燃焼(バーナー)させて供給する。
title: メタン
text: メタンは天然ガスから得られるほか、一酸化炭素と水素を反応させることで工業的に大量に生産されている(記事 C1化学に詳しい)。そのため、実験室においてもガスボンベで供給されることが普通であるが、実験室的な生成法もいくつか知られている。
title: 内燃機関
text: なお、動力を取り出すことが目的の内燃機関ではあるが、特殊な用途としてパルスジェットによるフロンガスの分解や4サイクル機関による天然ガスの改質などが研究された。
title: 水力
text: 水力(すいりょく、hydropowerハイドロパワー, waterpower)とは、
title: 焜炉
text: 一般に焜炉は、熱源として電気を使うものと、燃料を使うものとに大別できる。電気を使うものには電気抵抗を利用するタイプ(電気抵抗)と電磁誘導を利用するタイプ(電磁誘導)とがあり、燃焼加熱によるものの燃料には(固体燃料)、(液体燃料)および(気体燃料)と各物質状態の燃料がある。
title: 電気自動車
text: 電気自動車(でんきじどうしゃ)とは、電気をエネルギー源とし、電動機(モーター)で走行する自動車である。略称は一般的にEV(Electric Vehicle)が用いられる。内燃機関(エンジン)を持たない事から、走行時に二酸化炭素(CO2)や窒素酸化物が出ないゼロエミッション車である。
title: マグネシウム
text: ただし、マグネシウムを燃料として使用する場合、燃焼させて熱エネルギーに変換したうえで熱機関を利用する以上、カルノー効率を超えることはできない。また、水と反応させて水素を取り出しその水素を燃焼させる場合や生成した水素を燃料電池で電気エネルギーに変換するという用途も同様に効率が低い。
title: 電池
text: 燃料電池は、メタノールや天然ガス、水素などの燃料から触媒を用いて発電を行う発電装置である。反応に高温を必要とするものが多い。使用する電解質や燃料の種類により以下の5種類に分類される。
title: フライホイール・バッテリー
text: フライホイール・バッテリー(Flywheel-battery)とは、エネルギーの保存方法の1つであり、電気が持つエネルギーを一時的に回転運動の物理的エネルギーに変換することで保存しておき、後ほど電気が必要な時に回転運動から発電によって電気を得るものである。
title: ヒートパイプ
text: ヒートパイプ(英語:heat pipe)とは、熱の移動効率を上げる技術・仕組みの一つ。単に効率を上げるだけでなく、一方の温度が高い場合にのみ移動効率を発揮する熱ダイオードとしての使用法もある。なおメカニズム的には、熱伝導を上げているわけではなく、作動液の移動を用いて熱を移動させる仕組みである。
title: コジェネレーション
text: 水素と空気中の酸素から電気をつくりだし、副次的に発生する熱を蒸気や温水として回収する。水素はシステム内でガス・灯油・アルコール・バイオマスなどから取り出す。排出されるものは、CO2、水以外ほとんどなく騒音や振動も少ない。大型で高効率のものは実証実験段階にあるが、コストと耐久性が課題となっている。
title: コジェネレーション
text: コージェネレーション、またはコジェネレーション (cogeneration) 、英語では“combined heat and power”ともいわれ、内燃機関、外燃機関等の排熱を利用して動力・温熱・冷熱を取り出し、総合エネルギー効率を高めるエネルギー供給システムである。
title: 蒸気タービン
text: 原子力に関しては、地上での発電や船舶などの大規模な動力用としては、核分裂反応を熱源とし、蒸気タービン機関を駆動するものが、現在もほぼ唯一の現実的な選択肢となっている。1960年代後半には空気など気体を利用するものも試みられたが、成功したとは言い難く、原子炉自体は二酸化炭素によって冷却されるマグノックス炉でも、最終的には水を加熱して蒸気機関によって動力を取り出すものとしている。比較的小規模のものに限っては、核分裂反応による熱を熱電素子で電力に変換するものやα崩壊の際に出る放射線そのものを電位に変換して取り出す原子力電池などが存在している。
title: 冷蔵庫
text: 吸収器でアンモニアを水が吸収しているアンモニア水溶液がつくられる。ジェネレーター(ボイラー)ではアンモニア水溶液が加熱される。水よりも沸点が低いため、アンモニアは溶液からガス化し泡状となる。分離器にてアンモニアガスが水と分離される。水は吸収器 (absorber) に戻される。放熱器では気体となったアンモニアが、熱を放出して液体となる。蒸発器で濃度が濃くなったアンモニア液は、減圧され、気化する。冷却が生じる。吸収器では水が別の経路を通って戻ってきたアンモニアを吸収し、アンモニア水溶液となる。
title: 蒸気タービン
text: 一方では、電力消費の増大に応じて水力発電所に加えて火力発電所の建設が進むと、コストが安く入手の容易な石炭を燃料とする蒸気ボイラーと蒸気タービンの組合せが主流となった。産業用ではこういった大型発電用途の他にも、石油・化学プラントなどに代表される大規模な生産施設内でのポンプや、攪拌機、破砕機、ファンといった電動モーターでも代替可能な程度の駆動力として蒸気タービンが使われている。21世紀となった今では、保守の手間や制御性から徐々に電動モーターが主流となっているが、プラント内で蒸気が生じる施設ではエネルギーの有効利用の点でも蒸気タービンが新たに採用され続けている。またガスタービンを用いる発電施設においては、ガスタービンの排熱を利用して発生させた蒸気で蒸気タービンを駆動する、いわゆるコンバインドサイクル発電によりエネルギー利用効率の改善を図るといった使い方もされている。
title: 空気アルミニウム電池
text: 本来の意味での空気電池の定義からはやや外れるが、粉末の金属アルミニウムから水素を発生させ、これを酸素と反応させることで発電する形式の小型燃料電池が提案されている。直接メタノール形 (DMFC) と比べ発生させる水素に一酸化炭素を含まないため燃料電池陰極が汚染される心配がなく、装置の寿命をのばすことができる。室温で10W出力、電力密度280mW/cm。
title: マグネトー
text: マグネトー(英: magneto)は、永久磁石を用いて高電圧の交流電気を発電する機構で、内燃機関の点火装置を構成する部品の一つとして点火プラグへの点火電圧を供給するためにも用いられる。なお、発電装置に対する名称のため磁石のマグネット(英: magnet)とは異なり「マグネトー」が正確な日本語発声である。
title: ロケットベルト
text: 高濃度過酸化水素を触媒で分解して水蒸気と酸素ガスをノズルから噴射してその反動で飛行する一種のヴァルター機関である。
title: 日本の気動車史
text: ガス発生炉搭載車は、車両に搭載したガス発生炉(代燃炉)で木炭や薪等を不完全燃焼させ、発生した一酸化炭素を主成分とするガスを燃料にガソリンエンジンを回して走行する(木炭自動車の項目も参照)。
title: プラズマ
text: 核融合プラズマから電力を得る手法の一種にMHD発電がある。これは、荷電粒子が磁場を横切る際に発生する起電力を利用するものである。粒子の運動エネルギーを直接電気エネルギーに変えることが出来るため、高い変換効率が実現可能である。タービンを用いた熱-電気変換効率が30%程度であることを考えると、プラズマの直接発電は画期的である。
title: オゾン
text: 気体としてのオゾンは、その毒性により高度な濃度管理が求められるため、オゾンガスをミキシング又はバブリングと呼ばれる手法で水に溶け込ませたり、電気分解により水に含まれる酸素を利用して作る「オゾン水」として活用される例が増えている。オゾンの不安定な性質により数十分で酸素と水に戻るので残留性のない殺菌水として使えるほか、塩素系殺菌剤やエタノール系殺菌剤が使えない場合にも使用される。細菌の細胞を直接破壊・分解するため、耐性菌を生まない利点もある。
title: 燃料
text: 燃料(ねんりょう)とは、化学反応・原子核反応を外部から起こすことなどによってエネルギーを発生させるもののことである。古くは火をおこすために用いられ、次第にその利用の幅を広げ、現在では火をおこさない燃料もある。
title: 原子力推進
text: 原子力蒸気機関推進は、原子炉を熱源としたボイラーにより、(高圧)蒸気を発生し、その蒸気で各種蒸気機関を駆動する機関ないし推進方式。
title: 原子力発電
text: 原子力発電は、核分裂反応で発生する熱を使って水を沸騰させ、その蒸気で蒸気タービンを回すことで発電機を回して発電する。一方、火力発電では石油や石炭、液化天然ガスといった化石燃料を燃やして熱を作り出して蒸気を発生させ、発電を行っている。つまり、原子力発電と火力発電では、発生した蒸気でタービンを回し発電機で発電するという点で、同じ仕組みを利用しているといえる。
title: アンモニア
text: 環境に有害な窒素酸化物の発生を抑制するために火力発電所のボイラーなどに設置される、選択触媒還元脱硝装置の還元剤として使用される。ディーゼルエンジンを動力とするディーゼル自動車においても応用されている(尿素SCRシステム)が、アンモニアを直接搭載するのは危険であるため「AdBlue」と呼ばれる専用の尿素水を代わりに搭載し、これを排気中に噴射することにより高温下で加水分解させアンモニアガスを得る仕組みになっている。
title: ガス機器
text: 冷媒のアンモニアと、吸収液の水を使用することで冷熱を発生させる機器で、アンモニア吸収冷凍機とも呼ばれる。運転サイクルの中で、混合したアンモニアと水を分離させる際に、ガスの燃焼熱を利用する。大掛かりな装置が必要であるため、主に工業用や大規模空調などに使用されている。その後ガスヒートポンプやコジェネレーションシステムが普及したことで、空調用としての需要は減ったものの、− 50°C以下の温度を作り出すことができるため工業用や商業用、特に冷凍機として今でも用いられている。
title: 排熱回収ボイラ
text: 排熱回収ボイラ(はいねつかいしゅうボイラ、英: Heat Recovery Steam Generator, HRSG)とは、排ガスの熱を利用し蒸気を発生させる熱交換器である。コジェネレーションの一種であるコンバインドサイクル発電において、ガスタービンと排熱回収ボイラによる蒸気を用いた蒸気タービンを組み合わせると、高効率発電を実現できる。
title: 蒸発熱
text: 液体を沸騰させるのにエネルギーが必要であることは、コンロで湯を沸かすときのことを考えると分かる。このとき、水を沸騰させるのに必要なエネルギーは、コンロから供給されている。強火にしてエネルギーの供給速度を上げると、水が水蒸気に変化する速度も上がる。コンロの火を消すとエネルギーの供給が止まり、沸騰も止む。エネルギーの源になっているのは、ガスコンロでは燃料ガスの化学エネルギーである。電気コンロやIHクッキングヒーターでは、電力会社から供給される電気エネルギーである。
title: 化学
text: 燃焼や金属製錬および腐食などの本質は酸化と還元で説明される。酸と塩基が反応の窓口となる電子対が原子と一体になっているのに対し、酸化と還元は電子が単独で動き反応を起こす。そのため、酸化還元は電圧と密接に関係し、電流を生じさせる機構の基本的な原理に当たる。還元の代表的な用途は卑金属の精製であり、酸化は生化学において重要なクエン酸回路に見られる。
title: 電子レンジ
text: 電力を消費して加熱する調理器具としては、他に電気コンロや電磁調理器があるが、電気コンロはジュール熱で発熱体を熱して発生する赤外線で食品を加熱し、熱の発生原理がまず異なる。赤外線とマイクロ波は波長が異なるため、その性質も異なる。赤外線は主に物質の表面を加熱する(内部まで加熱されるのは熱伝導によるものである)。
title: 水蒸気改質
text: ただしSOFC(固体酸化物燃料電池)は作動温度が700~1000°Cほどであるため、現状の反応でも相性がよく、電気に変換できなかった分の熱損失を加熱や改質反応に使用することで外部熱源を不要とし総合的なエネルギー効率を高められる。
title: 水蒸気改質
text: 水蒸気改質(すいじょうきかいしつ、steam reforming)は炭化水素や石炭から水蒸気を用いて水素を製造する方法である。水蒸気変成(すいじょうきへんせい、steam reforming)、水素改質(すいそかいしつ、hydrogen reforming)、接触酸化(せっしょくさんか、catalytic oxidation)とも呼ばれ、工業的には主要な水素製造法である。小規模な水蒸気改質装置は現在、水素を燃料電池へ供給する手段として実用化された(例:エネファーム)ほか、大規模なものではトリプルコンバインド発電といった次世代火力発電へ向けた研究も進んでいる。
title: 噴射ポンプ
text: 圧縮点火内燃機関であるディーゼルエンジンには噴射ポンプは必要不可欠なものであり、その歴史はディーゼルエンジンの開発とともにあったといっても過言ではない。圧縮行程で高圧となった燃焼室内で燃料を霧化するには高度な技術が必要で、当初は霧吹きやスプレーのように空気の力を借りて行っていた。
title: 水素
text: 水素を言わば「電池」として利用することも考えられている。鉛蓄電池、リチウム電池、NAS電池など、比較的大きな容量の充電が可能な電池がいろいろと開発されてきたものの、それでも電気エネルギーは貯めておくのが比較的困難なエネルギーとして知られている。そこで、必要以上の電力が得られるときに水を電気分解して生産した水素を貯蔵し、電力が必要となった時に貯蔵しておいた水素を使って発電を行うのである。必要以上の電力が得られるときに水をポンプで汲み上げて水の位置エネルギーとして電気エネルギーを貯める揚水発電はすでに実用化されているが、それと同様に電力需要のピーク時に対応する手法のひとつとして水素は利用できる。
title: メタン
text: 大きな用途の1つは燃料用のガスとしてであり、都市ガスなどに使用されている。もう1つはC1化学プロセスに使用する原料としてである。また、メタンは高温の水蒸気との反応で一酸化炭素と水素の混合気(合成ガス)を生じ、この混合気そのもの、あるいは単離した一酸化炭素や水素を各種化学プロセスの原料として使用する。
title: ヴァルター機関
text: 低温式ヴァルター機関は、この高濃度過酸化水素と触媒とを反応させ、分解時に発生する酸素と水蒸気の混合ガスを作動流体として利用するものである。
title: 電気分解
text: 液体に2つの電極を接触させて電極間に電圧をかけると、液体中の化学種と電極との間で電子の受け渡しが起こり化学反応が進行する。このとき、電源の正極に接続した陽極(アノード)では化学物質から電子が奪われて酸化が起こり、反対に負極に接続した陰極(カソード)では化学物質に電子が与えられて還元が起こる。この結果、元の化学物質が化学分解する場合を電気分解という。電気分解により気体が生じたり、金属陽イオンが還元されて陰極上に析出したりする。
title: 電極
text: 電気化学(電気分解、電池)では、電極から電解質に正電荷が移動する電極(電解質から電子が流入する電極)がアノードで、酸化反応が起きる。電解質から電極に向って正電荷が移動する電極(電解質に向って電子が放出される電極)がカソードで、還元反応が起きる。(カソードは「かんげん(還元)」と覚える)
title: 動力
text: こういった動力発生器には電動機(電気モーター)も含まれるが、一般にエンジンというと熱機関(熱エンジン)を指す傾向が強い。熱機関は熱の熱力学的な働きにより動作するが、この熱源を何に求めるかという違いや、どうやって熱を運動エネルギーに変換するか、また廃熱を何処に捨てるかといった問題や、エンジンに求められる出力やエンジン自体の大小などによって、多種多様なエンジンが発達している。
title: マグネシウム
text: 水素に比べて常温・常圧下で固体なので輸送・貯蔵がしやすいというメリットがある。水と反応させて燃えるときの熱を利用するほか、同反応により発生する水素を燃料として利用する方法が挙げられる。燃焼後の酸化物をリサイクルするための還元処理に大きなエネルギーが必要となることが最大の課題であり、レーザーによる高温を利用する方法などが提案されている。
title: C1化学
text: C1化学(シーワンかがく、シーいちかがく、C1-Chemistry)とは合成ガス(一酸化炭素と水素の混合ガス)やメタン、メタノールといった炭素数が1の化合物を原料に用いて、炭素数が1の化合物の相互変換をしたり、炭素数が2以上の化合物を合成する技術法のことであり、有機工業化学の一分野である。
title: 誘導加熱
text: 誘導加熱(ゆうどうかねつ、英語: induction heating、IH)は、電磁誘導の原理を利用して、金属などを加熱することである。
title: 電池
text: 二次電池は、放電過程では内部の化学エネルギーが電気エネルギーに変換されるが、放電時とは逆方向に電流を流すことで、電気エネルギーを化学エネルギーに変換して「充電」という蓄積が可能な電池であり、一般には「蓄電池」や「充電式電池」と呼ばれる。
title: 燃料噴射装置
text: ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関では燃料をシリンダー内部で一瞬で爆発的に燃焼させるため、液体の燃料を霧状にしてシリンダーに送り込む必要がある。ガソリンエンジンの燃料を「気化」する原理は、ベンチュリー効果と呼ばれる原理を使用するものと、圧力を加えた燃料を小孔から噴出させる、スプレー効果を利用する2つの方式がある。
title: 発電
text: 発電(はつでん、英: electricity generation)とは、その名の通り電気を発生させること。
title: エネファーム
text: 都市ガス・LPガスなどから、改質器を用いて燃料となる水素を取り出し、空気中の酸素と反応させて発電するシステムで、発電時の排熱を給湯に利用する。このとき発生する熱を給湯などに利用。エネルギーを有効活用するので、省エネとなる。なお、発電の際には水素を用いるため二酸化炭素が発生しないが、改質で水素を取り出す過程では二酸化炭素が排出される。
title: ヴァルター機関
text: 解決策としてヴァルター博士は間接式ヴァルター・タービンを考案した。これは過酸化水素と軽油を特殊なボイラー内で反応させて約2,000°Cの高温ガスを作り、この熱によって水蒸気を発生させるものである。過熱水蒸気(水が沸騰して発生する摂氏100度の水蒸気をさらに加熱した水蒸気)が使えるので、熱効率は元のヴァルター・タービンよりも高くすることができた。この間接式ヴァルター・タービン機関は開発中に終戦となり、実用化までには至らなかった。
title: 力率
text: エネルギーとして電力を必要とする装置は、容量性負荷のものより誘導性負荷のもの(インダクタンス成分)が多く、誘導性負荷の力率改善のためのにコンデンサを用いることが多い。この用途で用いるコンデンサのことを進相コンデンサと言う。 誘導性負荷では電圧に対して電流の位相が遅れるため、この位相を合わせる方向に調整することで力率が向上する。具体的な誘導性負荷の装置としては、モーターが代表的なものであり、照明用の蛍光灯(の安定器)も誘導性を示す。交流電源を使用する家庭電化製品では、純粋な抵抗負荷(力率1)である白熱電球・電気ストーブ・トースター等の例外を除いて 変圧器(あるいはスイッチング電源)やモーターを内蔵しているため、ほとんどが誘導性負荷である。
title: 燃料電池
text: 燃料電池(ねんりょうでんち、英: fuel cell)は、電気化学反応によって燃料の化学エネルギーから電力を取り出す(=発電する)電池を指す。燃料には方式によって、水素、炭化水素、アルコールなどを用いる。
title: 電磁調理器
text: 電磁調理器による加熱は熱効率が約83%と高く、損失が少ない。これは鍋等を自己発熱させる原理上のものである。同じ電力による加熱器具である電気抵抗式ヒーターは、電磁調理器に比べると空気を加熱してそれが損失となるため、電磁調理器に比べて熱効率が劣る。なお、ガスコンロに関しては、日本製のものは、カセットガスを除き、経済産業省告示省エネルギー目標値として熱効率が定められており、2006年度以降は通常約60% - 70%である。
title: 内燃機関
text: 内燃機関(ないねんきかん)とは、シリンダなど機関内においてガソリンなどの燃料を燃焼させ、それによって発生した燃焼ガスを用いて直接に機械仕事を得る原動機をいう。内燃機関では燃焼ガスを直接作動流体として用いて、その熱エネルギーによって仕事をする。これに対して、蒸気タービンのように燃焼ガスと作動流体がまったく異なる原動機を外燃機関という。
title: 拡散燃焼
text: 拡散燃焼(かくさんねんしょう)とは、燃焼の一形態。燃焼の維持に必要な酸素が炎の外から拡散によって入ってくる形式のものであり、火災、ジェットエンジン、工業炉バーナーなど、最も多く見られる現象である。発火(自己着火)と熱膨張を利用したディーゼルエンジンは超拡散燃焼と呼ばれる。
title: 熱化学水素製造
text: 熱化学水素製造(ねつかがくすいそせいぞう、thermochemical cycle)とは、複数の化学反応を組み合わせることにより水を比較的穏やかな熱条件で酸素と水素に分解する工業プロセスである。いくつかプロセスが提案されて開発が進められている。
title: 燃料電池自動車
text: 水素燃料を用いる燃料電池自動車は、充填した水素と酸素を化学反応させて発電し、その電力で電動機を動かし走行する自動車。
title: 原子力発電所
text: 原子炉の中でウランやプルトニウムが核分裂を持続的に、連鎖反応的に進行させ、その核分裂反応によって発生するエネルギーを熱エネルギーの形で取り出し、それによって蒸気タービン(羽根車)を回転させて発電を行う発電所である。
title: プロペラント
text: 一方、現在のところ主力である化学ロケットでは、もっぱら燃料を反応させた「燃えカス」である排気の廃棄を、推進剤の噴射として利用する、という形態になっている。すなわち、何らかの燃料の「排ガス」が厳密には推進剤であるわけだが、もっぱら燃料そのものを指して推進剤と呼んでいることが多い。また、燃料を、酸化剤と酸化される側に分けて、特に酸化される側のみを「燃料」とすることがあるが、その場合には、「推進剤」という語を酸化剤と燃料の総称として使っている場合もある。
title: レドックス・フロー電池
text: レドックス・フロー電池(レドックス・フローでんち、英:redox flow cell,redox flow battery)は二次電池の一種で、イオンの酸化還元反応を溶液のポンプ循環によって進行させて、充電と放電を行う。
title: パワーコンディショナー
text: パワーコンディショナー(パワコン)は、太陽光発電システムや家庭用燃料電池を利用する上で、発電された電気を家庭などの環境で使用できるように変換する機器であり、インバータの一種である。ソーラーパネルなどから流れる電気は通常「直流」であり、これを日本の一般家庭で用いられている「交流」に変換することで、通常利用可能な電気にすることができる。なお、外国ではインバータやラインコンディショナーと呼ばれることもある。
title: ヒートポンプ
text: ヒートポンプ(英: heat pump)は、熱媒体や半導体等を用いて低温部分から高温部分へ熱を移動させる技術である。手法はいくつかあるが主流は気体の圧縮・膨張と熱交換を組み合わせたもので、一般家庭でもみられる製品でヒートポンプを使っているものとして冷凍冷蔵庫、エアコン、ヒートポンプ式給湯器などがある。
title: 蒸発熱
text: 固体や液体が気体に変化する現象を気化という。気化にはエネルギーが必要である。物質が気化するとき、多くの場合、気化に必要なエネルギーは熱として物質に吸収される。多くのエアコンや冷蔵庫で、この吸熱作用を利用したヒートポンプという技術が使われている。
title: 水素
text: 常温以上では、オルト水素とパラ水素の存在比はおよそ3:1であるが、低温になるほどパラ水素の存在比が増し、絶対零度付近ではほぼ100パーセントパラ水素となる。ただし、このオルト-パラ変換はスピン反転を伴うために、触媒を用いない場合極めて遅く、触媒を用いずに水素を液化すると、液化した後もオルト-パラ変換に伴い両者のエネルギー差に相当する熱が発生するため、液化水素が気化してしまう。これを水素のボイル・オフ問題という。オルト‐パラ変換を起こす触媒は、活性炭や鉄などの金属の一部、常磁性物質またはイオンなどがある。
title: スクラムジェットエンジン
text: 燃焼速度の速さが要求されるため、燃料には水素が用いられることが多い(ほとんどのジェットエンジンではケロシンを使う)。理由としては、ケロシンなどの炭化水素系燃料は温度が高くなると粘性が変化するため供給に難があるのに対し、液体水素であればそのようなことはない上にエンジンの冷却にも利用可能であることが挙げられる。反応速度を速めるために点火機自体も特殊なプラズマトーチを用いることが研究されている。
title: ガス爆発
text: 可燃性の気体は可燃性ガスとも呼ばれメタンガス、プロパンガス、都市ガス、ガソリン蒸気など気化した燃料があり、引火するきっかけは、静電気、スイッチなど電気関係の火花や放電現象、ライター(タバコの火)などさまざまである。都市ガスの場合、空気の中のガスの濃度が5−15%の時最も大きな爆発力を得る。
title: ガス機器
text: 商品名はエネファーム。都市ガスを炎という形では燃焼させないという意味では、画期的なガス機器である。都市ガスから水素を取り出し、これを空気中の酸素と結合させることで発電を行う。またこの時発生する熱を回収して貯湯槽に貯えておき、それを給湯・暖房・風呂追い炊きに使用する。エコウィル同様、貯湯量が足りない場合にはガスによる補助熱源も装備している。
title: 発電機
text: 発電機(はつでんき、electrical generator)は、電磁誘導の法則を利用して、機械的エネルギー(仕事)から電気エネルギー(電力)を得る機械(電力機器)である。
title: 地熱発電
text: 地下の温度や圧力が低いため地熱発電を行うことが不可能であり、熱水しか得られない場合でも、アンモニア、ペンタン、フロンなど水よりも低沸点の熱媒体(これを低沸点流体という)を、熱温水で沸騰させタービンを回して発電させることができる場合がある。これをバイナリー発電(binary cycle)という。
title: 外燃機関
text: 外燃機関(がいねんきかん、英: external combustion engine)は、機関内部にある気体を機関外部の熱源で加熱・冷却により膨張・収縮させることにより、熱エネルギーを運動エネルギーに変換する機関のこと。原動機のうち、燃焼ガスを直接作動流体として用いない熱機関を指す。対して、作動流体として用いるものは内燃機関と呼ばれる。
title: ガスタービンエンジン
text: ガスタービンエンジンは高温で動作するため、その排気もまた十分に高温であり、吸収式冷凍機や廃熱回収ボイラーと組み合わせて、電気の他、蒸気、温水をも供給する熱電併給システム(コジェネレーション)や、さらに蒸気タービンによる発電を組み合わせて複合火力発電(コンバインドサイクル発電)とし、総合的な熱効率を大幅に高めることがなされている。
title: イオンエンジン
text: イオンエンジン (Ion engine) は、電気推進とよばれる方式を採用したロケットエンジンの一種で、マイクロ波を使って生成したプラズマ状イオンを静電場で加速・噴射することで推力を得る。イオン推進、イオンロケット、イオンスラスタなどともいう。最大推力は小さいが、比較的少ない燃料で長時間動作させられる特徴をもち、打ち上げられた後の人工衛星や宇宙探査機の軌道制御に用いられることが多い。
title: 廃熱発電
text: 廃熱発電(はいねつはつでん)とは、排出され大気中や水中に廃棄される熱を利用した発電方法である。一般に廃熱はあまり高温ではないことからスターリングエンジンや熱電変換素子を用いることが多いが、太陽光を集約し高温を得てから発電することにより汽力発電を行うものもある。
title: 電気二重層コンデンサ
text: キャパシタ(コンデンサ)なので、自己放電によって時間と共に電荷が失われ、化学反応で電気を蓄える二次電池と比べると蓄電できる時間は短い。一方、化学反応を必要としないため充電と放電の反応が早く、内部抵抗も少ないために、大電流での充放電が行なえる。化学反応ではないので、充放電の電圧は一定ではなく、0Vから2Vや2.5Vまでの範囲で直線的に変化する。
title: 発電
text: 電池のうち「化学電池」と呼ばれる種類の電池は電気化学反応により電力を生む。電気化学反応は、2 種以上の活物質の接触によって生じるもので、反応で生じた電極間の電圧を出力として取り出す。この出力は、単純には以下の式のように表される。
title: 水力発電
text: 水力発電(すいりょくはつでん、英語: hydroelectricity)とは、水の持つ位置エネルギーを利用して、落水や流水により水力で羽根車を回し、それによる動力で発電機を回して電気エネルギーを得る(発電を行う)方式のことである。略称は「水発(すいはつ)」「水力(すいりょく)」。
title: 燃料電池
text: 食物からエネルギーを取りだす生体システムを応用した燃料電池である。燃料を酸化する触媒として酵素や微生物などが用いられる。酵素を用いた燃料電池においては、環境の変化に対しても安定して働く強力な酵素が不可欠であり、研究開発では、酵素の寿命を伸ばすことなどが課題となっている。血液中のグルコースを利用する体内埋め込み型ペースメーカーの開発が行われている。微生物を用いた燃料電池においては、廃水中の有機物の利用などといった観点から研究されることが多い。
title: 非大気依存推進
text: 第二次世界大戦中、ドイツはヘルムート・ヴァルター博士の指導下で、潜航中の潜水艦の酸素源として過酸化水素を用いる研究を行っていた。ここから転じて、過酸化水素から得られる酸素によって内燃機関を作動させ、潜水艦の水中動力とするアイディアが案出された。これは後に開発者の名にちなんでヴァルター機関と呼ばれるようになる、AIPのはしりというべきものであった。ヴァルター機関は、過酸化水素を過マンガン酸カリウム触媒で分解して得られた酸素を含む水蒸気によってディーゼル燃料を燃焼させて加熱した蒸気を用いる閉サイクル蒸気タービン機関である。
title: ロケット
text: 化学ロケットは、燃料の燃焼(化学反応)によって生じる熱エネルギーを利用し、燃料自体を推進剤として噴射するもので、効率は最も悪いが利用しやすい。また、短時間に大きな推力を発生させることができる。実用化されたロケットのほとんどは化学ロケットである。
title: 誘電加熱
text: 双極子回転は、通常は誘電加熱と呼ばれるメカニズムであり、身近な所では電子レンジで使われている。液体の水で最も効果的に機能するが、脂肪や糖類ではそれほど機能しない。これは、脂肪や糖の分子は水分子よりはるかに極性が低く、そのため電磁場によって発生する力による影響が少ないためある。電気双極子が含まれていれば、調理以外でも一般に固体・液体・気体の加熱にこの効果を使用できる。
title: 減極剤
text: 減極剤(げんきょくざい)は、電池あるいは電解槽(英語版)内において、分極が起こるのを防止する物質である。おもに酸化剤が用いられるのは、電池の負極から正極、あるいは電解槽の陽極から陰極へ流れてきた電子と水素イオンが結びつくことで分極が起きるためであり、これを酸化する働きをもつ。二酸化マンガン、過酸化水素水、二クロム酸カリウム、あるいは酸素など。
title: GTL
text: GTL(英: gas to liquids;ジーティーエル)とは、天然ガスを一酸化炭素と水素に分解後、分子構造を組み替えて液体燃料などを作る技術である。
title: 下水処理場
text: オゾン分子や発生ラジカルにより、病原体の体そのものを酸化分解するもので、消毒以外にも高度処理で利用されている。オゾンは空気または分離した酸素から無声放電によりオンサイトで製造し使用する。オゾンは有害なので、処理水への溶解・反応設備の他に余剰ガスの分解設備や濃度監視装置などが必要となる。
title: 包接水和物
text: 水・ガス・低温・高圧の四つの条件がそろうと生成する。メタンや二酸化炭素、塩素などの気体分子を取り込んだものをガスハイドレートと呼び、特にメタンハイドレートはよく知られる。
title: スターリングエンジン
text: 潜水艦などでの利用に際しては、機関内部に気体の高圧ヘリウムを用いる。ヘリウムは比熱容量が大きいため高圧にして密度を高めることで体積あたりの出力を高め小型化を実現した。しかし、気体であるヘリウムはごくわずかな隙間からでも漏れるというリーク問題があり、製造には高度なシーリング技術が必要であり、コストを引き上げる要因にもなっている。粛音性に関してもAIPを可動部のないリチウムイオン二次電池で置き換えた潜水艦が登場している。
title: 冷熱発電
text: 冷熱発電(れいねつはつでん)は、冷熱を利用した発電方法である。常温よりも低い温度による温度差のエネルギーを回転力として取り出し、発電機を回す仕組みである。一般には、長距離輸送中は体積を縮小させるために-162°C以下に冷やして液体にされている液化天然ガス(LNG)が利用され、消費地近くでガスに戻す過程で海水等で暖めて生まれる膨張力でタービンなどを回して発電するものである。
title: ガスタービンエンジン
text: ガスタービンエンジン(ガスターバインとも)は、原動機の一種であり、燃料の燃焼等で生成された高温のガスでタービンを回して回転運動エネルギーを得る内燃機関である。
title: もんじゅ訴訟
text: なお、高速増殖炉の特徴として原子炉の冷却媒体として水ではなく、比熱が小さく(熱しやすく冷めやすい=熱伝導性が高い)融点(約90°C)の低いナトリウムが用いられている。ナトリウムは、空気中の酸素と反応し燃焼し、水と反応すると水素が発生する。
title: 水性ガス
text: 木炭や石炭のように炭素を多く含む原料を高温で加熱して水蒸気と反応することで水素と一酸化炭素で構成される可燃性ガスを発生する。薪を高温で加熱した場合には薪中の水分が水蒸気化して反応して水素と一酸化炭素が生成された。薪や木炭のみを燃焼するよりも多くのエネルギーを得られるため、ストーブの燃焼効率を高めたり、さまざまな未利用資源の資源化が期待される。
title: 炉
text: 加熱するための熱源(燃料)としては、ガス、木炭、木薪、石炭・コークス、電熱などが用いられる。なお、日本語では、核反応によって熱を発生する装置も「炉」と表現する(原子炉)。
title: ランキンサイクル
text: 有機ランキンサイクル(英: organic Rankine cycle)(ORC)はn-ペンタン やトルエンのような低沸点の有機液体を水と蒸気の代わりに使用する。これにより、ソーラーポンドのような70~90°C程度の低温の熱源の利用を企図する。 熱源の温度が低いので熱効率は著しく低いが、これまで利用価値の無かった排熱等の低品位の熱源を活用できるので意義がある。水よりも低い沸点の流体を使用した場合、熱力学的な恩恵が得られる。例は水銀蒸気タービンを参照。
title: 外燃機関
text: 外燃機関において、熱エネルギーから運動エネルギーに変換する過程で作用するものを動作気体、動作ガス、作動流体という。例えば蒸気タービンでは水を沸かしてその蒸気でタービンを回して機械的エネルギー(動力)を得るから、蒸気が蒸気機関における動作気体である。
title: 火力発電
text: 原動機の一種であり、燃料の燃焼等で生成された高温のガスでタービンを回して回転運動エネルギーを得る内燃機関である。