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2009年06月11日
日本ガイシ株式会社

世界最高効率の燃料電池を開発

日本ガイシ株式会社(社長:松下 雋、本社:名古屋市)はこのほど、独自構造の固体酸化物形燃料電池(SOFC)を開発し、世界最高レベルの63%の発電効率(LHV)と90%の高い燃料利用率を達成しました。今後、燃料電池の普及が期待される事業所や家庭での実用化を目指して、さらに高性能なSOFCの開発を進めていきます。

当社は長年培ってきた高度なセラミック技術を駆使して独自構造のSOFCセルとスタックを開発し、出力700W、作動温度800℃の定置型スタックで世界最高レベルとなる63%の発電効率(LHV)と90%の高い燃料利用率を達成しました。主な特長は以下の通りです。

  1. セルの支持体である燃料極の全面に電解質(ジルコニア)の薄膜(厚さ5マイクロメートル)を形成して抵抗を下げるとともに、セルの両面に空気極を形成して大きな発電面積を確保することで高出力を実現しました。
  2. セルの内部に燃料ガスを供給する空間(流路)を形成し、燃料ガスがセル全体に均一に行き渡るように高精度で最適化しました。このセルを数十個接続したスタックで発電試験を行った結果、90%以上の高い燃料利用率で63%という高い発電効率を達成しました。
  3. 平板円筒型のセルとしては世界で最も薄い1.5mmの厚さを実現。セルの内部に燃料ガスの流路を内蔵しているため、一般的な平板型のセルでは必要な、燃料ガスと空気を遮へいするための部品が不要となり、小型化と低コスト化を可能にしました。

現在、このSOFCスタックを国内大手石油会社に提供し、発電性能評価を行っています。今後、SOFCセルのさらなる高性能化を進めるとともに、コンビニエンスストアやショッピングセンターなどの事業所や家庭での実用化を目指し、他社との技術提携や共同開発なども視野に入れて開発を進めていく方針です。

用語解説

SOFC
固体酸化物形燃料電池(Solid Oxide Fuel Cells)の略で、水素と酸素から発電する燃料電池の一種。電解質や電極がセラミックスで構成され、家庭用として製品化されている固体高分子形燃料電池(PEFC)に比べて高温(600~1000℃)で作動する。排熱をコージェネレーション(熱電併給)だけでなく、PEFCでは別途熱源が必要となる改質(燃料から水素をつくる反応)にも利用できるため、エネルギーの利用効率が高い。次世代の燃料電池として数年内の実用化が期待されている。
セルとスタック
燃料電池の単位発電部品であるセルを複数個、電気的に直列に接続した発電素子がスタック。セルの電圧は約1ボルトと低いため、必要な電圧に上げるために複数個のセルを接続して使用する。
LHV
低位発熱量基準(Lower Heating Value)の略。燃料ガスが完全に燃焼したときの発熱量から水蒸気の凝縮潜熱を差し引いた値。
燃料利用率
SOFCスタックに供給した燃料量のうち、実際の発電反応に利用された燃料量の割合

参考資料

1.平板円筒型(流路内蔵)セルの構造

流路内蔵セル外観写真

流路内蔵セル外観写真

セル内部構造説明図

セル内部構造説明図

2.発電試験の結果

発電試験の結果

3.SOFCスタック(中央)とセル(右下)

SOFCスタックとセル

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