2010年度　家庭用固体酸化物形燃料電池（SOFC）コージェネレーションシステムの開発について

2010年9月7日
大阪ガス株式会社

大阪ガス株式会社（社長：尾崎 裕；以下、大阪ガス）は、京セラ株式会社（社長：久芳徹夫；以下、京セラ）、トヨタ自動車株式会社（社長：豊田 章男；以下、トヨタ）、アイシン精機株式会社（社長：藤森 文雄；以下、アイシン）と家庭用固体酸化物形燃料電池コージェネレーションシステム（以下家庭用SOFC＊1）を共同開発してきました。また、排熱利用給湯暖房ユニットについては、大阪ガスが株式会社長府製作所（社長：川上 康男）との共同開発を行っています。この度、これらの企業と共同開発した2010年度型機を大阪ガスでは供給エリア内の戸建住宅に41台※2設置し、実証実験を開始致します。 　なお、実証実験は独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構が実施する2010年度「固体酸化物形燃料電池実証研究※3」に参画して行うものです。

家庭用SOFCは、コージェネレーションシステムの中でも、発電効率（定格発電効率45％以上）が高いことから、熱需要が比較的少ない住宅でも環境性・経済性のメリットを充分に発揮できます。また、発電ユニットが小型であり、排熱利用給湯暖房ユニットもコンパクトに設計できるため、スペースに制約のある戸建住宅や集合住宅にも設置することができる家庭用コージェネレーションシステムです。

当社は、家庭用SOFCの早期の市場導入を目指し、2004年から京セラと、さらに2009年3月からはトヨタ・アイシンを含めた4社での共同開発を開始しました。また、排熱利用給湯暖房ユニットについては、2006年より長府製作所との共同開発を進め、2009年12月にはこれらの企業と共同開発した実証機（2009年度型機）による実証実験を開始しました。

今回、実証実験を開始する2010年度型機は、発電ユニットでは、都市ガスを水素に改質する燃料改質器や、電気を発生させるセルスタック※4などで構成されるモジュールの断熱性を高めることなどにより、電気需要の大小にかかわらず高い発電効率を維持できるようになりました。また、セルを結合する集電材のコーティング材料の改良や、セルスタックなどの劣化を防ぐ脱硫剤を増量することなどによって耐久性も向上させました。排熱利用給湯暖房ユニットでは、貯湯タンクの容量を変更し、補助熱源機を潜熱回収型にすることでエネルギー効率を向上させました。これらの結果、CO2排出量とランニングコストの一層の低減を図ることができました。

今後、実証実験データをもとにシステムの信頼性・耐久性を検証し、引き続き、機器のコストダウンにも取り組み、各社と共同開発している家庭用SOFCの2010年代前半の開発完了を実現致します。

※1  Solid　Oxide　Fuel　Cellの略。電解質にセラミックスを用いた燃料電池。 酸素がイオン化し酸素イオンとなって電解質を通過することで水素や一酸化炭素と化学反応し電気を発生。一酸化炭素も利用できる点が大きな特徴。 ※2 実証試験は9月7日から2月末にかけて、社員宅・一般のお客さま宅などに順次設置し運転を開始致します。 ※3 　 2007年度から実施している研究事業。家庭用SOFCシステムを一般家庭に設置し、実負荷環境下での実証データを取得することにより、今後の技術開発課題を抽出することを目的として実施。 ※4　 セルとは、燃料極、電解質、空気極からなる単一の電池（発電体）。 スタックとは、セルの集合体。単一のセルは起電力が１V以下、出力も数W程度であるため直列に接続してスタックとし、電圧や出力を高める。

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【実証機の特徴と仕様】

＜特徴＞

(1)  モジュールの断熱性を高めることによる部分負荷効率向上   ・ モジュールを包んでいる断熱材を増やし、放熱ロスを低減し、さらにモジュール内の温度分布を空気の流れを調整することで最適化しました。その結果、定格（700Ｗ）よりも低い発電量（部分負荷）でも、高い発電効率を維持することができます。 (2) 集電材のコーティング材の改良や、脱硫剤の増量などによる耐久性の向上   ・ セルスタックのセル間に配置する金属製の集電材に使用するコーティング材料の改良や、モジュール内の温度分布を最適化することにより、耐久性を向上させました。   ・ セルスタックなどの劣化の原因となる、都市ガスの付臭剤中の硫黄化合物を除去する脱硫剤を増量し、脱硫剤を10年間入れ替え不要にしました。 (3) 貯湯タンクの容量を変更し、補助熱源機を潜熱回収型にすることによるエネルギー効率の向上   ・ 貯湯タンクの寸法を大きく増やすことなく、20lの貯湯タンクの増量を実現しました。その結果、排熱をより有効に利用することができます。   ・ これまで補助熱源機は燃焼した際に発生する排ガス中の水分凝縮熱量（潜熱）を回収していないタイプを採用していました。今回潜熱回収型に変更することにより、エネルギー効率を向上させました。

＜仕様＞

[発電ユニット] ※4   Lower Heating Valueの略。低位発熱基準。燃料ガスを完全燃焼させたときに 生成する水蒸気の凝縮潜熱を発熱量に含めない熱量。 ※5 Higher Heating Valueの略。高位発熱基準。燃料ガスを完全燃焼させたときに 生成する水蒸気の凝縮潜熱を発熱量に含めた熱量。   [排熱利用給湯暖房ユニット]

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【家庭用SOFC　構造模式図】

セルスタック ： 都市ガスから改質した水素と、空気中の酸素を反応させ発電します。 モジュール ： 燃料改質器・セルスタックを収納し、高温状態に保つ筐体で断熱材に覆われています。 脱硫器 ： セルスタックなどの劣化の原因となる都市ガスの付臭剤中の硫黄化合物を除去します。 貯湯タンク ： 発電ユニットから発生した熱をお湯として貯めておくタンクです。 補助熱源機 ： 貯めたお湯が全て使われた場合に、給湯や暖房を行うために使用します。

【セルスタック構造】 【モジュール内模式図】

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【家庭用SOFC　実証機】

以　　上

＜本件に関するお問い合せ先＞   大阪ガス株式会社　家庭用コージェネレーションシステム開発部　 （06‐6460‐6280）

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