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開発者インタビュー

研究開発は最も重要な差別化戦略の一つです。
以下に紹介する、さまざまな新技術の研究開発、実用化に積極的に取り組んでいます。

第1回 家庭用燃料電池「エネファーム」

第1回 家庭用燃料電池「エネファーム」 「世界標準」をめざして、家庭用燃料電池の開発に挑む
  • リビング事業部 家庭用コージェネレーションシステム開発部 PEFC開発チーム
  • 課長リーダー 東口誠作
  • 課長 神家規寿

ガスから水素を取り出し、空気中の酸素と化学反応させて発電する家庭用燃料電池「エネファーム」は、同時に発生する熱を給湯や暖房などに有効利用できる環境に優しいエネルギーシステムです。
その先駆けとなったのが平成11年、大阪ガスによる燃料改質装置の開発でした。これを受けて当社は家庭用コージェネレーションシステムの開発プロジェクトを立ち上げ、商品化に向けて技術開発、検証を重ねて、ついに平成21年6月より一般販売を開始しました。開発に携わった技術者たちが、家庭用燃料電池の商品化を果たすまでの取り組みを語ります。

世界で初めて、PEFC用燃料改質装置の実用化を果たす

私は平成10年から家庭用の固体高分子形燃料電池(PEFC)の実用化に向けたプロジェクトに加わり、燃料電池に必要な水素を都市ガスやLPGなどから取り出す技術、すなわち安価で小型、高性能な「燃料改質装置」の開発に取り組みました。

【図解】燃料改質装置の改質プロセスフロー 詳細はこちら

都市ガスの主成分であるメタンを水蒸気と触媒で化学反応させると、水素(H2)と二酸化炭素(CO2)と一酸化炭素(CO)が発生します。業務用のリン酸型燃料電池(PAFC)は動作温度が200℃と高いので、COが5000ppm程度あっても電池に影響を及ぼさずに発電できます。しかし、PEFCは動作温度が80℃と低いため、電池への影響が非常に大きく、発電不能になってしまうので、COを10ppm以下まで除去する必要がありました。大阪ガス エネルギー技術研究所は早くからCOを選択酸化除去する触媒の研究開発に取り組み、約3年かけて高性能なCO除去触媒を開発。平成11年にこの触媒を最大限活かすべくCO除去反応器を最適化し、PEFC用の燃料改質装置の実用化に世界で初めて成功したのです。
改質装置設計の大きな課題はコンパクト化と製造コストでした。改質装置には、CO除去器のほかに脱硫器や水蒸気改質反応器など複数の反応器のほか、ボイラーや熱交換器なども組み込むため、コンパクト化しようとすると構造が複合的、つまり複雑になり、コスト高となるジレンマがありました。検討を重ねた結果、これらの反応器やボイラーなどの機器を、プレス加工と自動溶接で作った中空プレート容器(プレートエレメント)で構成し、一体化する方法を考案。世界で類を見ないプレートエレメントによるオールインワン構造を実現。量産時の製造コストも従来の多重円筒缶構造と比較して大幅に低減(当社試算)することができました(国際特許取得済)。(神家)

カナダの燃料電池ベンチャーで発電テストに成功

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