Vol.6 No.1 2013

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シンセシオロジー 研究論文−12−Synthesiology Vol.6 No.1 pp.12-23(Feb. 2013)1 はじめに3.11東日本大震災以来、電力を中心にエネルギーの安定供給が議論され、沿岸部の大規模集中型発電システムへの過度の依存からの脱却が重要な課題になっている。その一環として、小型分散発電システムを需要地に近い場所に設置してエネルギーを高度に利用するスマートコミュニティが注目されつつある[1][2]。スマートコミュニティの中核として、太陽電池等の再生可能エネルギーによる発電システムが考えられているが、夜間および天候条件等で必要な電力が供給できない場合が多い。このため、電力貯蔵システムが適用されつつあるが[3]、燃料を高効率に利用する分散型発電システムも有効な手段と考えられる。高効率発電システムについては、最近、50万kW級の天然ガス利用コンバインドサイクルシステムで発電端効率60 %が達成され、大都市付近の大規模電力需要地に近い湾岸部への導入が開始された[4]。一方、内陸部の中小都市では沿岸の火力発電所等からの送電距離が長く、送電ロスが無視できない。このような立地点においては、数kW~数万kW程度の高効率発電システムの方が効率的である。燃料電池は燃料の化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換できるので、高効率分散型発電システムとして期待されてきた。特に2000年代より、80 ºC付近で作動する固体高分子形燃料電池(PEFC)と700-1,000 ºCで作動する固体酸化物形燃料電池(SOFC)の研究開発が盛んに行われてきた。図1に示すように、1-10,000 kWの発電規模では、SOFC単独およびSOFCとガスタービンとのコンバインドシステム以外に50 %以上の発電効率を達成できるものはなく、究極的にはSOFCでは70 %の発田中 洋平*、門馬 昭彦、根岸 明、加藤 健、高野 清南、野崎 健、嘉藤 徹高効率分散型発電システムとして期待される固体酸化物形燃料電池(SOFC)の早期導入と公正な商取引を実現するには、性能評価手法の確立とその試験方法の規格標準化が重要である。この研究では、SOFCシステムの基本構成パーツのSOFC単セル、スタックおよびシステムの発電効率の評価手法について、市販の測定器、計量標準にトレーサブルな高精度流量計・標準物質、触媒技術等を組み合わせて、計量標準から製品までつながるSOFCの高精度性能評価手法・試験装置等を開発するとともに、SOFC開発企業等と連携して開発した装置の性能と実用性を評価した。さらに、発電効率試験方法のJIS規格化を中心に、性能試験方法の規格標準化への取り組みを報告する。高効率SOFCシステムによる分散型発電の実現に向けて− SOFCシステム早期導入に向けた性能評価手法の開発と規格標準化 −For solid oxide fuel cells (SOFC) that are expected to be highly-efficient distributed power generation systems, establishing performance evaluation methods and their standardization are important for early market entry and fair trade. For this purpose, we have developed high-precision performance evaluation methods and test apparatuses to measure power generation performance of SOFC cells, stacks, and systems. These methods were achieved by combination of elemental technologies and tools, such as commercial measuring instruments, precise flowmeters and reference materials that are traceable to national standards, and catalysis technology. The performance and usefulness of the test apparatuses developed in cooperation with SOFC manufacturers and others were evaluated. Our activities, mainly on JIS standardization of power generation efficiency test methods, are also presented.キーワード:固体酸化物形燃料電池、SOFC、高効率分散型発電、性能評価手法、規格標準化Keywords:Solid Oxide Fuel Cell, SOFC, highly efficient distributed power generation, performance evaluation methods, standardization産業技術総合研究所 エネルギー技術研究部門 〒305-8568 つくば市梅園1-1-1 つくば中央第2Energy Technology Research Institute, AIST Tsukuba Central 2, 1-1-1 Umezono, Tsukuba 305-8568, Japan *E-mail: Original manuscript received February 1, 2012, Revisions received June 21, 2012, Accepted July 24, 2012Yohei TANAKA*, Akihiko MOMMA, Akira NEGISHI, Ken KATO, Kiyonami TAKANO, Ken NOZAKI and Tohru KATOProgress towards realizing distributed power generation with highly efficient SOFC systems- Development and standardization of performance evaluation methods targeting early market-entry of SOFC systems -

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