燃料電池と深海
燃料電池と言えば、身近に思い当たるのが燃料電池自動車（FCV）です。
水素と酸素を化学反応させて電気を起こしモーターを駆動させる車。
今日は車の話…
ではなく、この燃料電池に関する話です。
さらにこの話が深海での生命誕生を担っていたのではないかと話が繋がっていきます。
2020年10月に政府から2050年までに温室効果ガスを全体として0にするカーボンニュートラルを目指すことが発表されました。
脱炭素社会にあたっての取り組みが本格化してきていますが、この燃料電池についても普及と改善が取り組まれています。
この燃料電池って高価なんですよ。
素材にプラチナを使ってるので。
電気を生み出すために大量にプラチナが使われているんですね。
結婚指輪にも使われる貴金属。レアメタルの一種です。
このプラチナ(Pt)が燃料電池のどこで使われているかというと、下図のグレーのところ。化学反応のために触媒として塗布されています。触媒とは化学反応を促進するための物質です。
この図を説明すると
水素(H2)が触媒に触れることで水素原子が2つに分かれます。その際に電気のもととなる電子を放出します。
反応式を書くとこんな感じ
$${Ｈ2 → 2Ｈ^+ ＋ 2e^-}$$
意味：水素(H2)が水素原子(H)2つと電子2つに分解
※eは電子。マイナスイオンの特性を持つのでe-と表記
※電子が放出されたHはプラスイオン特性を持つので＋表記を加える
正極側では酸素(O2)が触媒に触れて水素原子と結合し水になります。
酸素は電子を受け取りやすい性質を持っているので電子も受け取ります。
反応式はこんな感じ。
$${2Ｈ+ \frac{1}{2}Ｏ2 + 2e^- → Ｈ2Ｏ}$$
意味：水素原子(H)2つと酸素原子(Ｏ)1つ、電子2つから水を合成
という形で水素が電子を放出し酸素がその電子を受け取ります。これで電子の流れが生まれ発電されました。
これらの反応のことを電気化学反応というのですが、この反応が深海の鉱石でも起きているというのです。
深海に存在した発電する石ですね。
この反応が深海で起こっていることになんの意味があるのでしょうか。
DNA…。
生物のもつ遺伝子（遺伝情報）全体を指す言葉であり、生体高分子と呼ばれる生命の材料となるものです。
この生成に電気の力が必要だったと言われています。
生体高分子には他にも糖質やタンパク質などもあります。これらの生体高分子はその前にアミノ酸などの生体分子がなくては作られません。
さらにその前には有機分子、さらにその前の分子生成と、小さな世界へと進んでいきます。
分子が高分子化するためには電気化学反応が必要だった。
生命誕生の確信へと迫りますが、そう簡単にはいかないようです。
生命の全ての材料を電気化学的な反応だけで作れるとは思っていません。（中略）電気によってどのような反応を起こせるか、その限界を探ることは、生命の発生プロセスを正しく理解するためにもとても重要になります。
燃料電池と似たような仕組みで、深海では新しい化合物が生成される世界でもありました。その化合物がさらに電気の力で別の化合物へと変わり、有機分子、生体分子へと成長していきます。
一体僕らは必然的に生まれてきたのでしょうか。それとも偶然が何十にも重なった奇跡の上に立っているのでしょうか。
無機物から生命が生まれるまでには電気だけでは足りないのでしょうか。
興味は深まるばかりです。
今回はこの辺で。
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写真：ストックフォト
イラスト：まと。
ここまで読んでくださりありがとうございます。
この記事は書籍「生命の起源はどこまでわかったか」をベースに生命の起源に関わる深海の話や宇宙の話、そして科学を学ぶために書いている記事です。
詳しい内容を知りたい方は書籍をご覧ください。
【参考文献】
編者：高井研 生命の起源はどこまでわかったか 岩波書店 2018年3月15日発行
燃料電池実用化推進協議会
燃料電池とは
⼀般社団法⼈ 触媒学会
触媒とは
wikipedia
生体高分子
独立行政法人製品評価技術基盤機構
ゲノムとは？
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