低温型の燃料電池では、触媒で燃料からプロトンを作り、そのプロトンを酸素と反応させる触媒が載った電極まで輸送する必要があります。そこで必要となるのが固体電解質で、プロトンは溶かして輸送するが燃料やその酸化物は溶かさない物質が必要となります。また、大電流を取り出すにはプロトンの移動度(伝導度)を高くする必要があります。
水素ガス以外の燃料、例えば炭素を含むものを使う場合には必ずアルコール、アルデヒド、カルボン酸が生じ、それが対極まで拡散してしまうと効率が下がります。wikipediaによると、メタノール燃料の場合は理論効率が97%のところ、実際は30-40%しか得られないとのことで、おそらく燃料がスカ漏れして電流として取り出せずに酸素と反応することが原因なので、まだまだ改良の余地があります。
https://en.wikipedia.org/wiki/Direct_methanol_fuel_cell
高分子の側鎖にSO3^2-など酸となる部位をつけておくとプロトンが飛び移って移動できるはず、という目論見で、例えばナフィオンが作られました。
https://www.sigmaaldrich.com/JP/ja/technical-documents/technical-article/materials-science-and-engineering/batteries-supercapacitors-and-fuel-cells/nafion
ナフィオンは性能や安定性が不足で、いろいろな新物質が試されています。下記(本文は有料)は有名な論文です。シリコンウェファを陽極酸化して穴をあけ、薄くしたあとでSH–(CH2)3–Si–(OCH3)3 (MPTMS)という分子を電解重合させ、最後に電気化学的に酸化してSO3^2-にします。
https://www.nature.com/articles/nnano.2010.13
性能は高いかもしれませんが、大面積のものを量産するのはコストがかかりすぎます。高分子膜では安定性が不足するためか、酸化グラフェンやゼオライトなど無機物とのコンポジットが最近よく用いられています。固体でプロトンを出し入れできるブレンステッド酸が高密度に含まれているかっちりした固体として作りこみ、小さいプロトンは通れるが燃料分子は通れないように隙間をつくらないことが重要になります。
英語は https://en.wikipedia.org/wiki/Methanol_economy から。
“The methanol economy is a suggested future economy in which methanol and dimethyl ether replace fossil fuels as a means of energy storage, ground transportation fuel, and raw material for synthetic hydrocarbons and their products. ”
fossil fuels 化石燃料
as a means of … ~の手段として
例 The Constitution of Japan Article 9 日本国憲法第9条 … the Japanese people forever renounce … and the threat or use of force as means of settling international disputes. 国際紛争解決の手段としての武力による威嚇やその使用
energy storage 「エ」ナジース「トー」レッジ エネルギー貯蔵
ground transportation fuel 地上輸送の燃料
“It offers an alternative to the proposed hydrogen economy or ethanol economy, although these concepts are not exclusive.”
alternative オる「タ」ーナティヴ 代替
hydrogen economy 水素経済
exclusive 排他的な、他を受け入れない
“Methanol can be produced from a variety of sources including fossil fuels (natural gas, coal, oil shale, tar sands, etc.) as well as agricultural products and municipal waste, wood and varied biomass. It can also be made from chemical recycling of carbon dioxide. ”
oil shale オイルシェール 石油頁岩(けつがん)
agricaltural products 農業生産物
municipal waste 大都市の廃棄物 ミュ「ニ」ーシパる
“Nobel prize laureate George A. Olah advocated a methanol economy.”
laureate 「ろ」ーリエイト 受賞者、 特にノーベル賞に使う。 元の意味はギリシャでオリンピックの優勝者がローリエ(月桂樹)の冠をかぶったことから。
Olar (1927-2017) 超強酸を使った化学の開拓で1994年ノーベル化学賞
advocate 「ア」ドヴォケイト 味方する、推奨する
“Today most methanol is produced from methane through syngas. Trinidad and Tobago is the world’s largest methanol producer, with exports mainly to the United States. The feedstock for the production of methanol comes natural gas. ”
syngas 合成ガス。 CH4+H2O →CO + 3H2 で作られる燃料ガス。
Trinidad and Tobago トリニダートトバゴ、中米の国
feedstock 原料、原材料
comes natural gas 文法が変な気がします。 comes from ? DeepLはこのままでも正しく訳せますが…