2014年02月24日10:26
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燃料电池的主流——固体高分子型燃料电池（PEFC）和固体氧化物型燃料电池（SOFC）围绕低成本化展开了竞争。PEFC方面，可削减催化剂中铂的使用量的核壳催化剂开始展现成果。SOFC方面，发现了有望把工作温度降至400℃左右的新材料。
“业内的目标是到2016年使实售价格降至70万日元出头。如果能实现这一目标，不用做宣传也能卖出去”（东京燃气）。日本针对家用燃料电池系统的补助制度到2015年度就要停止，这促使燃料电池的低成本化技术开发加快了速度。家用燃料电池的业界团体提出了把目前为150万～160万日元的家用燃料电池系统实售价格一举降低一半的大胆目标。当然，家用领域的技术也可以用于工业用途。
业界之所以对降低成本如此有信心，是因为燃料电池车将于2015年上市。燃料电池车大多采用在家庭用途占主流的固体高分子型燃料电池（PEFC），预计将产生波及效果。事实上，PEFC的课题之一——铂（Pt）催化剂用量的削减也在快速推进（图1）。
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图1：围绕高效率和低成本展开竞争 PEFC和SOFC围绕发电效率和制造成本展开了竞争。PEFC的课题是削减铂用量，SOFC的课题是降低工作温度等。图为家用燃料电池示例。（PEFC的图由东京燃气提供，SOFC的图由大阪燃气提供） |
在实用化方面领先一步的家用PEFC方面，东京燃气和松下2013年4月推出的产品已是第三代。每一代产品努力削减了成本，第三代产品的标准价格由原来的276.15万日元降到了199.5万日元。
为第三代产品降低成本做出贡献的是铂等贵金属使用量的削减。例如，对于发电的核心——电池单元，将其电极催化剂的铂用量削减了50％。两家公司没有公布详细情况，据说是通过控制催化剂的粒度分布、同时提高催化剂层与电解质膜的密封性以提高导电性，从而削减了铂用量的。另外，利用天然气制备氢气的重整器也把去除一氧化碳（CO）的选择氧化催化剂使用的贵金属用量削减了50％（图2）。注1）
注1）不仅削减了贵金属的用量，还把电池单元与重整器的耐久性由5万小时提高到了6万小时。前者是通过提高化学耐性、后者是通过优化温度平衡实现的。
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图2：综合效率达到95％ 东京燃气2013年4月推出了家用PEFC新产品，该产品的综合效率提高到了95％（a）。还计划在2014年4月推出面向住宅楼的产品（b）。（图由《日经电子》根据东京燃气和松下的资料制作） |
燃料电池厂商在降低成本的同时，还在努力扩大可设置场所，比如寒冷地区、住宅楼等。东芝燃料电池系统公司开发出了将以前为-10℃的环境温度下限降到-20℃的燃料电池。这是通过追加在室外温度低时防止散热增加的小风量换气扇、强化停止运转时等使用的保温加热器、强化用来减少机壳散热的隔热材料等实现的。东京燃气和松下预定于2014年4月推出可设置在住宅楼里的产品。该产品进行了多处改进，例如，为了能设置在高楼层而改进了进气和排气构成、从而减弱了风压的影响；为了能设置在住宅楼走廊的管道井内，把排气等的出风口集中到了一处。
可提供应对停电等新价值的技术的开发也在进行中（图3）。目前，有些家用燃料电池具备即使运行过程中停电也能继续运转的功能。不过，如果停电时燃料电池处于停止状态，由于无法向燃料泵等辅助设备供电，所以无法启动。
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图3：配备蓄电池 东芝燃料电池系统开发出了配备蓄电池的家用燃料电池系统。可在停电时启动，还能提高输出功率。（图由《日经电子》根据东芝燃料电池系统的资料制作） |
东芝燃料电池系统开发出了配备蓄电池、可单独启动的产品。如果配备500Wh左右的蓄电池，燃料电池系统就能单独启动。如果把蓄电池的容量增加到500～1000Wh左右，在使用微波炉等耗电量较大的家电产品时，还可以将燃料电池和蓄电池组合起来使用。
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