燃料電池自動車(燃料電池車・FCV)は、車両に搭載する燃料電池で発電し、モーターを動力にして走る電気自動車のことを指します。
燃料電池の原理は古くから知られており、「夢のエネルギー」とされていましたが、2010年代になり、ついに実用化の段階を迎えました。
「究極のエコカー」と呼ばれる燃料電池自動車(FCV)は、国産車ではトヨタの「MIRAI(ミライ)」とホンダの「クラリティ FUEL CELL」が市販されており、次第に普及が始まっています。
本記事では、燃料電池自動車(FCV)のしくみや補助金、特徴、燃料補給などについてご説明します。
一般に「電池」と聞いて想像されるのは、乾電池、あるいは、近年電気自動車やハイブリッドカー、そしてスマホやパソコンに至るまで、生活の中で幅広く使われている充電池、また、古くから自動車のバッテリーとして現在も使われている鉛蓄電池でしょう。
しかし、燃料電池のしくみはこれらとはまったく異なるものです。
中学校の理科の実験で、水の電気分解を行ったことを覚えていらっしゃいますか?
電解質を溶かした水に電流を流すと、酸素と水素に分解することができます。
燃料電池は、この働きの逆のしくみです。
水素と酸素を化学反応させて水にする段階で電気のエネルギーを発生させます。
乾電池などと違い、電気をためておくのではなく、化学反応による発電装置なのです。
このように、燃料電池自動車(燃料電池車・FCV)は、車両に搭載する燃料電池で発電し、モーターを動力にして走る電気自動車のことを指します。
燃料電池のメリットは3つあります。
水素と酸素を化学反応させて直接電力を作ることができます。
そのため、エンジンで発電したり、外部からの電源供給で充電しなければならないハイブリッド車(HV)や、プラグインハイブリッド車(PHEV)に比べ、エネルギー効率がとても高いのが特徴です。
燃料電池は水素と酸素を結びつけて電気エネルギーを取り出すもので、反応後は水(水蒸気)のみが排出されます。
従来の内燃機関(エンジン)が発生させていた大気汚染の原因物質とされる一酸化炭素(CO)や窒素酸化物(NOx)や炭化水素(HC)、浮遊粒子状物質(PM)といった有害物質がまったく発生しない、クリーンなエネルギー源として注目されています。
また、地球温暖化の原因とされる二酸化炭素も発生しません。
古くから自動車に使われている鉛蓄電池や、電気自動車(EV)やハイブリッド車(HV)に使われるリチウムイオン電池などは「二次電池」(蓄電池)と呼ばれる充電池です。
電池のパッケージの中に収められた電解質の酸化還元作用が終わると、電気が取り出せない(いわゆる「電池がなくなる」)状態になります。
そこで外部から充電したり、エンジンを回転させて充電したりすることで、ふたたび酸化還元作用が行えるよう、バッテリーの能力を回復する必要があります。
この制約により、電気自動車やHV車の一充電あたりの走行可能距離(航続距離)が限られ、重量増につながっていました。
また長時間充電が必要な電気自動車と違い、短時間で燃料充填が可能であること、一充填による走行距離も長いのが特長です。
電気自動車の航続距離が最長でも320キロメートル程度であるのに対し、燃料電池自動車(FCV)は600キロメートル以上の航続距離を実現しています。
ほぼ従来のガソリン乗用車の航続距離に匹敵するもので、電気自動車(EV)がかかえる実用面での課題を克服したものといえるでしょう。
燃料電池自動車(燃料電池車・FCV)の動力源となる水素は、「商用水素ステーション」で充填します。
水素充填の方法は、ガソリンスタンドに似ています。
水素ステーションのディスペンサーからつながるホースの先についた、自動車にガソリンや軽油を入れるノズルと似たプラグを、燃料電池自動車(FCV)の給油口とほぼ同じ位置にある燃料充填口に差し込んで、水素を充填します。
初の燃料電池自動車(FCV)としてトヨタ・MIRAIが発売された2014年頃には、商用水素ステーションはほとんどなく、官庁や一部企業などのごく限られた用途で使われていました。
しかし、近年は多くの都道府県に「水素ステーション」の設置が進められており、2019年12月現在、112ヵ所の水素ステーションが開業しています。
経済産業省の「水素・燃料電池戦略ロードマップ」によれば燃料電池自動車(FCV)の普及拡大に向けた環境整備を推進するために、2025年に320ヵ所、2030年に900ヵ所程度の整備することを目指しています。
とはいえ、燃料電池自動車(燃料電池車・FCV)の価格は、今までの自動車と原理を異にする燃料電池を搭載すること、生産台数も少ないため、従来のガソリン自動車やHV、PHEV(プラグインハイブリッド車)に比べて高価です。
国産であるトヨタ・MIRAIは、税込価格7,409,600円、ホンダ・クラリティ FUEL CELLは7,836,400円(2020年2月現在)です。
燃料電池自動車(FCV)はエコカー減税、環境性能割、グリーン化特例、CEV補助金(クリーンエネルギー自動車導入事業費補助金)などの対象車です。
さらに自治体によっては独自な補助金もあります。
購入にあたっては、これらの優遇額を勘案して手の届く価格帯であるか確認する必要があるでしょう。
また、東京都内ではカーシェアリング用として燃料電池自動車(FCV)が使われるという動きもあり、普及に一役買うことが期待されます。
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