化学問題
燃料電池とは, 水素のような燃料が持つエネルギーを電気エネルギーとして取り出す装置である。そ
の代表例が水素一酸素燃料電池であり, ガソリン燃料機関と比べてエネルギー効率が高いことが特
徴となっている。
水素一酸素燃料電池では白金電極をつけた多孔質の電極を用い,約 200てにおいて人負極に水素
が, 正極に酸素が,それぞれ一定の割合で供給される。この時, 負極では水素が電子を放出して水素
イオンになる。 水素イオンはリン酸水溶液のような電解液中を移動して正極で。酸素および電子と反
体の水が生成する。この電池の起電力は 1.2V である。水素一酸素燃料電池を自動車に用
いる場合には, o水素を4kg 搭載することが目標とされているが, 自動車内における水素容器容量の
制約から容器内圧力を高圧にせざるを得ない。そのため,アルミニウム合金またはステンレス鋼から
なる耐圧容器材料の開発が進められている。
問| 下線部〇の反店を, 電子を含むお反応式で示しなさい。
問2 水素一酸素燃料電池における全体の反応式を示しなさい。
問3 森素HHの結合エネルギーが 432kJ/mol, 酸素のO=O結合エネルギーが 494kJ7mol,
のHOの結合エネルギーが 459kJ/mol のとき, 問2の反応式の反応熱を整数で求めなさい。
問4 下線都のに関連して, 4.0kg の水素は 27で, | .0X105Pa で何Lになるか有効数字 2 桁で千
えなさい。
問5 水素一酸素燃料電池を 80 分間動作させたところ, 問2の反応式に従って水が 0.72g 生成し
た。このとき流れた電流は何 A か。有効数字 2 桁答えよ。ただし, 電流値は動作中一定とする。
