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燃料電池とは
燃料電池とは
１. 燃料電池の原理
水を電気分解すると水素と酸素が発生します。燃料電池は、この反応を逆に使い、水素と酸素を反応させることで電気を発生させるものです。水素を取り出すための燃料としては、LPG、都市ガス、メタノール等が有力です。
２. 燃料電池のシステム
燃料電池は、具体的には下のようなプロセスで電気を作ります。
●２００kWリン酸型燃料電池の例
３. 燃料電池の種類と特徴
燃料電池には、電解質に何を使うかにより、以下の方式があります。
方 式
リン酸型（PAFC）
固体高分子型（PEFC）
溶融炭酸塩型（MCFC）
固体電解質型（SOFC）
電解質
リン酸
イオン交換膜
炭酸塩
ジルコニア
運転温度
１７０〜２２０℃
６０〜１００℃
６００〜７００℃
９００〜１,０００℃
発電効率
４０〜４５％
４０〜６０％
４５〜６０％
５０〜６０％
開発規模
５０〜２００kw
１〜７０kw
１０〜５００kw
１〜５０kw
主な燃料
ＬＰＧ、天然ガス、
メタノール
ＬＰＧ、天然ガス、
ナフサ、メタノール
ＬＰＧ、天然ガス、ナフサ、軽質油、メタノール、石炭ガス
ＬＰＧ、天然ガス、ナフサ、軽質油、メタノール、石炭ガス
開発段階
商用化段階
実証段階
研究段階
研究段階
開発動向
最も開発が進んでいるが高価格。
自動車・家庭用に最も期待されている。
運転温度が高く実用化には課題も多い。
運転温度が高く実用化には課題も多い。
■燃料電池の特徴
低公害
ＮＯｘ、ＳＯｘ、煤塵がなく、高効率のため、ＣＯ
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の排出量削減に寄与。
高発電
効率
燃料の持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換するため、高発電効率が得られるとともに、コ・ジェネによる高い総合効率（７０〜８０％）が得られる。（実機は４０％以上）
燃料の
多様性
ＬＰＧ
、天然ガス、メタノ一ル、石油系燃料を水素の製造源として利用できる。
（今後の開発次第）
低騒音
エンジン等の大型回転動作部がないことより、低騒音、低振動。
規模の
多様性
出力規模を自由に選定できる（小さなセルの数の組合せ）。セル1枚あたり０.８〜０.９kW。
４. 固体高分子型（ＰＥＦＣ）の課題
本命である固体高分子型燃料電池の開発にあたっては、右のような点が最も大きな課題となっています。
低コスト化
＊燃料電池自体の低コスト化（自動車利用での大量生産化）
現状・・・
数百万円/kW
目標・・・
家庭用 ２０〜５０万円/kW＝約1kW相当。
自動車用 ５,０００円/kW＝車１台当りでは２５万円（約５０kw相当）が目標値
＊イオン交換膜 現状…１０万円/m
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、目標…６千円/m
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小型化
現状の発電密度…１.０kW/l → 目標…１.４０kW/l
耐久性
自動車用 ５,０００時間、家庭用 ４０,０００時間が目標値
燃料の選択
水素を直接使えば燃料電池コストも安く技術的にも簡単だが、まだインフラもないため、下記燃料での開発が進められている。
現在の有力候補
ＬＰＧ
、メタノ一ル、都市ガス、ガソリン、灯油
＊トヨタ…水素、メタノ一ル、ガソリン、天然ガスの４種類で並行開発。
（インフラ整備も含め、主燃料が何になるか現段階では不明なため）
