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最終更新:2024.01.29

燃料電池車(FCV)とは?その仕組みと水素エンジン車・EVとの違い

燃料電池車(FCV:Fuel Cell Vehicle)は、水素などの燃料を使用しモーターを駆動させる車の事で、近年「究極のエコカー」としても注目を集めています。

この記事は、燃料電池車(FCV)の仕組みから、水素エンジン車、電気自動車(EV)との違い、気候変動抑制の観点におけるFCVの強み(メリット)や今後の課題を解説しています。

燃料電池車(FCV)とは?仕組みや水素エンジン車・EVとの違いを解説!

地球温暖化を抑止するため、二酸化炭素など温室効果ガスの排出削減に向けた取り組みが本格化しています。自動車はその最たるもので、これまでのガソリン車やディーゼル車から、新しい自動車への転換が進められています。

燃料電池車(FCV:Fuel Cell Vehicle)も、そのような次世代自動車のひとつです。燃料電池車(FCV)は、走行時に二酸化炭素を排出しない次世代のエコカーとして注目されています。

燃料電池車の特徴は、次のようにまとめられます。
・電気で動力を得ている
・燃料電池によって電力を得る(水の電気分解と逆の反応)
・走行時、車から排出されるものは水のみで、環境に無害
・車に補給するものは水素
燃料電池とは、水素と酸素の化学反応によって電気エネルギーを得る電池です。燃料電池車(FCV)は、車体に搭載された燃料電池で発電を行い、得られた電力で電気モーターを駆動して走行します。水素と酸素の反応によって電気を得るため、排出するのは水だけで、走行時に二酸化炭素が発生しません。燃料電池の源となる水素は水素ステーションから補給し、酸素は空気中の酸素を使用します。

水素エンジン車との違いは燃焼か発電か

燃料電池車(FCV)は、よく水素エンジン車と比較されます。水素エンジン車と燃料電池車(FCV)は、どちらも車に水素を補給して走行します。では、水素エンジン車と燃料電池車の違いはどこにあるのでしょうか。
水素エンジン車は、水素エンジンを搭載した自動車です。エンジンの燃焼室で水素を燃焼し、その爆発力で動力を得ます。通常のガソリン車でいうガソリンが水素で置き換わったのが水素エンジン車といえるでしょう。これに対し、燃料電池車(FCV)の場合、水素は燃料電池の発電のために使用されます。そして、得られた電力で電気モーターを動かします。
水素を燃焼しても発生するのは主に水なので、水素エンジン車も走行時に二酸化炭素を排出しません。二酸化炭素を排出しない点については、燃料電池車(FCV)と同じです。

EVとの違いは外部供給か自車発電か

電気自動車(EV:Electric Vehicle)と燃料電池車(FCV)は、いずれもエンジンではなく電気モーターを駆動して走行する自動車です。そういった点で、燃料電池車(FCV)は、電気自動車(EV)の一種に分類されますが、私たちが一般にいう電気自動車(EV)と、燃料電池車(FCV)との間には違いがあります。
一般にいう電気自動車(EV)と、燃料電池車(FCV)の違いは、電力を外部から供給しているか、車内部で発電しているかです。
電気自動車(EV)の場合、外部から供給される電力をバッテリーに充電して、モーターの動力源にしています。充電は、充電スタンドや自宅で行います。一方、燃料電池車(FCV)の場合は、自動車に搭載された燃料電池が発電を行い、得られた電力で電気モーターを動かす方式です。
つまり、電気自動車(EV)の場合は、発電所が発電した電力をバッテリーに蓄えて走行するのに対し、燃料電池車(FCV)は自ら発電を行い走行します。

電力を得る方法は違いますが、電気自動車(EV)も燃料電池車(FCV)も電気モーターで走行する点、自動車から二酸化炭素が排出されない点は共通しています。

燃料電池車(FCV)のメリットや今後の課題

ここからは、燃料電池車(FCV)のメリットと課題を紹介します。
まず、燃料電池車(FCV)のメリットとしては、以下の点があげられます。

メリット

・エネルギー効率が高い
・走行時に二酸化炭素を排出しない
・静音性が高い
・電気自動車(EV)と比較して航続距離が長い
・水素の補給に時間を要しない
燃料電池車(FCV)は、自車発電で直接電力を得ることができるため、ガソリン車や他のエコカーに比べて高いエネルギー効率を誇ります。また、走行時には、二酸化炭素を排出せず環境汚染がないほか、電気モーターで駆動するため静音性が高いことも特徴です。
電気自動車(EV)も走行時は二酸化炭素を排出せず、高い静音性をもっていますが、電気を貯めておくためのバッテリーは小型化が難しく、蓄電容量に限界があります。燃料電池車(FCV)は、航続距離の長さや補給に時間がかからないことも大きな魅力です。

燃料電池車(FCV)の今後の課題

燃料電池車(FCV)には、発電のために水素が必要です。水素の充填は水素ステーションで行います。しかし、水素ステーションの数は、2023年12月7日時点で全国に161か所であり、ガソリンスタンドが全国におよそ28,000拠点、EVステーション数が全国におよそ21,000拠点あることと比較すると、非常に少ないといえます。
政府は、まず四大都市圏を中心に水素ステーションの整備を進めていく計画ですが、少なくとも2023年の段階では、特に四大都市圏以外で燃料電池車(FCV)を所有することは難しい状況です。

また、燃料電池車はガソリン車をはじめ、他の車両と比較して高額であることも課題となっています。これは、燃料電池の材料に非常に高価で希少な白金(プラチナ)が、大量に必要なことに大きな原因があります。
燃料電池の白金使用量の削減や非白金化の研究も進められており、こういった研究の成果によって、今後の燃料電池車の普及は大きく左右されそうです。

燃料電池車の課題を以下にまとめます。
・水素ステーションの数が少ないこと
・車両が高額であること
・ガソリン車ほどの航続距離はまだ実現できないこと
・走行中は二酸化炭素を排出しないが、水素の製造過程で二酸化炭素が排出されること
これらの課題を解決するため、官民が協力し様々な対策が進められています。
先述の通り、水素ステーションの数が少ないことは、燃料電池車(FCV)の普及にとって大きな足かせです。経済産業省は2025年度までに水素ステーションの数を350基程度に増やし、燃料電池車(FCV)普及の後押しを計画しています。

水素を生産し、輸送し、消費者に届けるまでの流れ(水素サプライチェーン)が国内では十分に整えられていません。例えば、水素利活用活発なヨーロッパやニュージーランドでは、日本のロジスティクス技術が生かされています。
詳しくは「電池・水素」をご確認ください。
こうした活動が民間でも活発に進められるよう、国内法整備や補助金によるバックアップが必要です。
また、燃料電池車(FCV)の車両価格も普及の妨げとなっています。燃料電池車(FCV)とハイブリッド車の実質的な価格差は300万円程度あり、政府はこの価格差を縮め、燃料電池車の普及を進める考えです。

2021年度予算案には「クリーンエネルギー自動車・インフラ導入促進補助金」が盛り込まれ、燃料電池車を新車購入する場合には最大250万円の補助金が交付されることとなりました。さらに、燃料電池車(FCV)も電気自動車(EV)などと同様に、「エコカー減税」や「グリーン化特例」といった税制上の優遇を受けることができます。
電気自動車(EV)に比べると、長い航続距離をもつ燃料電池車(FCV)ですが、現状ではガソリン車ほどの航続距離を実現できていません。しかし、トヨタが2020年12月9日に発売を開始した新型「MIRAI」は850kmの航続距離を達成するなど、技術的なレベルは着実に向上しています。

「究極のエコカー」ともよばれる燃料電池車ですが、走行時には二酸化炭素を排出しないものの、水素を製造する過程で二酸化炭素が発生します。燃料電池車がエコカーとして地球温暖化対策に貢献するためには、水素の製造過程における二酸化炭素の排出削減もあわせて考えることが必要不可欠です。
ガソリン車やディーゼル車に替わる、次世代のエコカーとして期待が集まる燃料電池車(FCV)。

燃料電池車(FCV)は、走行時に二酸化炭素を排出しないだけでなく、電気自動車(EV)よりも航続距離が長いことや補給に時間がかからないことなどさまざまな長所をもちます。一方、水素ステーションの絶対数が少ないことや車両価格が高額なことなど課題もあります。政府としても水素ステーションの設置数を増やしたり、補助金を交付したりするなど、燃料電池車の普及を進めていく方針です。

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