東京ガス、燃料電池の高効率化技術を開発 5kW級の出力規模で発電効率65%相当

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東京ガスは2017年5月23日、固体酸化物形燃料電池(SOFC)の発電効率を向上させる技術を開発したと発表した。5kW級出力規模のホットボックスにおいて、DC端発電効率73%LHV(AC発電効率65%LHV相当)を実証した。同社によると、5kW級の出力規模でAC発電効率65%相当が確認されたのは世界初となる。

一般的なSOFCでは、劣化を防ぐために燃料の20%程度は発電に利用していない。しかし今回開発した高効率化技術では、SOFCスタックを2段にし、1段目のSOFCスタックの発電後のガスを、1段目より燃料が少なくてもよい2段目のSOFCスタックの発電で再利用することで全体として発電に利用する燃料を多くすることができた。各スタックでは30%の燃料を残すことで劣化リスクを低減している。

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発電後のガスの再利用では、発電後のガスのH2OとCO2を除去してH2、COの濃度を高めることで、2段目のSOFCスタックでも1段目と同程度の濃度の燃料ガスを利用できるようにして発電効率を上げた。

さらに、SOFCの発電では、必要な熱をSOFCスタックの発熱と未利用燃料ガスの燃焼熱によって賄わなければならない「熱自立」が必要だが、ホットボックス内の高温ガスを有効利用する技術やホットボックスを小型化して放熱を減らすことによって、熱自立に必要な燃料を減らしてより多くの燃料を発電に回すことで発電効率を向上させた。

燃料電池の中でもSOFCは高効率発電技術として注目されており、すでに45~60%LHV程度の発電効率を実現していた。しかし、低炭素社会の実現に向け、さらなる高効率化が望まれていた。

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