高温形燃料電池発電技術の開発

 燃料電池は乾電池などとは違い、水素と酸素が供給されれば電気を作り続けます。このため、“電池“というよりは、”発電装置”と言った方がいいかも知れません。代表的な燃料電池の種類は電解質や動作する温度によっていくつかの種類があり、電中研では、溶融炭酸塩形(MCFC)の研究で培った技術を基盤として固体酸化物形(SOFC)や固体高分子形(PEFC)の研究に展開してきました。

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< 代表的な燃料電池の種類 >

 ところで、水素を作る元となるのが、天然ガスや都市ガス、石炭等です。これらの燃料を改質し、水素を作り出したり、不純物を取り除いたりして、燃料電池に供給します。このため、燃料の種類や、システムの構成によってその組成は大きく変化します。電中研では、MCFCの研究において、さまざまな条件(ガスの組成、温度、圧力など)が変わった場合にも精度よく燃料電池の発電性能が予測できる反応メカニズムに基づいた電池性能の解析手法を開発しました。


 開発した解析手法をSOFCやPEFCにも適用して、各燃料電池の電池性能の見える化に成功しました。この手法を用いると右図のようにSOFCの発電性能を要因ごとに評価することができます。このため、出力電圧を高くする要因を抽出し、改良研究を効率的に推進することもでき、SOFCの出力電圧を向上することにも成功しています。

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< 性能表示式によるSOFC劣化要因分析結果 >

 1kW級SOFCシステムを用いて、発電試験、ならびにシステム解析を実施しています。上記手法を組み合わせることで、システム性能の見える化にも成功しています。

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< SOFC小形発電システムの熱効率解析結果例 >

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