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イオン化を利用した燃料電池と光電効果を利用した太陽電池

イオン化を利用した燃料電池と光電効果を利用した太陽電池

燃料電池は化学反応によって、太陽電池は半導体の光電効果によって電気を作っています。

今回は、イオン化を利用した燃料電池と光電効果を利用した太陽電池について解説します。

 

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イオン化を利用した燃料電池

燃料電池は、水素を燃料にして電気エネルギーを作り出します。

水素のイオン化を利用しているのです。

燃料として取り込まれた水素は、マイナス極にある触媒の働きで、電子を放出し水素イオンになります。

電子は、マイナス極から導体をとおり、プラス極に向かいます。

つまり、電流が流れている状態です。

電子を失った水素は水素イオンとなり、電解質を通ってプラス極に向かいます。

電解質は、イオンしか通さないという特徴があります。

プラス極側では、酸素が取り込まれています。

水素イオンは、酸素と導体を通って戻ってきた電子と反応して水になります。

 

 

光電効果を利用した太陽電池

太陽電池はP型半導体とN型半導体で作られています。

P型半導体の中は、プラスの電荷を持つ正孔とマイナスの電荷を持つアクセプタが結合して、電気的に中性です。

N型半導体の中は、プラスの電荷を持つドナーとマイナスの電荷を持つ電子が結合して、電気的に中性です。

PN結合部付近では、正孔と電子が結合してできた空乏層があります。

空乏層に光が当たると、結合していた電子と正孔が引き離され、電子はプラスにイオン化したドナーに引き寄せられN型側に移動し、正孔はマイナスにイオン化したアクセプタに引き寄せられP型側に移動します。

その結果、プラス極とマイナス極の間に電位差が生じます。

 

「自由電子はマイナス極、正孔はプラス極に集まり、電位差が生じ、電流が流れます。」

 

物質に光が当たることで電子が生じることを「光電効果」といいます。

 

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光電効果

光電効果とは物質に光を当てたとき,その光を吸収して自由電子を生ずることです。

光照射により放出される自由電子のことを光電子photoelectronといいます。

光電効果には,固体表面から光電子が放出される外部光電効果や,原子などから光電子が放出され,イオン化する光イオン化などがあります。

また光照射により絶縁体や半導体中の伝導電子が増加し電気伝導度が増加する内部光電効果(光伝導ともいう)、ならびに光照射により起電力を生ずる光起電力効果も光電効果の一種です。

 

 

まとめ

 

人類が抱えているエネルギー問題、

現在の暮らしを見つめなおして、

未来の暮らしを考えてみましょう。

それでは、最後まで読んでくださって

どうもありがとうございました!^^

よろしければシェアやコメント等

してくださると幸いです◎




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