燃料電池走向普及（二）SOFC技術篇

據日經技術在線報道：作為固體高分子型燃料電池（PEFC）的競爭對手，固體氧化物型燃料電池（SOFC）也在為了彌補缺點而積極推進技術開發。最近發現了一種新材料
，有助於解決一直存在的課題——降低工作溫度。如果能降低工作溫度
，就可以使用便宜的材料，並提高耐久性。

SOFC在家用市場的上市時間比PEFC要晚。2004年開始開發SOFC、2012年推出產品的大阪燃氣介紹說
，SOFC由於工作溫度高達700～750℃
，如何確保耐久性是一個課題。2006年前後在確保電池單元單體耐久性方麵取得了突破，但將電池單元連接起來製成電池組時
，耐久性就會大幅降低。

耐久性降低的原因在於連接電池單元的集電金屬（圖1）。為了緩和熱膨脹時的應力
，集電金屬采用的是較軟的不鏽鋼。不鏽鋼中添加了鉻（Cr）
，鉻移動到電池單元中形成氧化物
，對耐久性造成了影響。

圖1：提高SOFC的發電效率

大阪燃氣2012年4月推出了家用SOFC（a）。對發電效率高達55％的新一代SOFC的試製品實施了試運轉（b）。（圖（a）由《日經電子》根據大阪燃氣的資料製作）

yinci

，dabanranqiweileyizhigedeyidong，zaibuxiugangbiaomianjiagongchuletaocituceng。ranqizaoshangfangguodesanjiaojiadejinshubiaomianyeyoutaocituceng。gaigongsifuzesanjiaojiatucengdejishurenyuankaolvlezhoubianlingbujianderepengzhangxishudeng，weizuoweijidianjinshudebuxiugangxuanzechulezuiheshidetucengcailiao。zheyang，suirandianzuchengfenhezhizaochengbenyousuoshangsheng
，danquebaolejiangjin10年的耐久性注1
、注2）。

注1）除集電金屬外，把燃氣導入電池單元的“燃氣歧管”部件和機殼也使用了不鏽鋼。這些不鏽鋼中添加了Si

，因此，通過熱處理在其表麵形成氧化覆膜抑製了鉻的移動。

注2）此外，大阪燃氣麵向加氫站等
，於2013年12月推出了可通過天然氣改質製造氫的現場型製氫裝置“HYSERVE-300”。製氫能力為300Nm3/小時，與利用三台該公司的100Nm3/小時的產品相比，設置麵積可削減約42％，設置成本可削減約50％。利用天然氣製氫的改質效率由原產品的71％提高到了79％
，這主要是通過改進重整器、強化廢熱回收、在去除雜質的PSA（變壓吸附）裝置中采用新方式等實現的。

發電效率目標為55％

目前SOFC的低熱值燃料發電效率為46.5％，大阪燃氣的計劃是，2010年代將效率提高到50％，2020年以後提高到55％。不僅是家用領域
，還打算采用相同的電池單元，麵向3kW左右的工業用途開展業務。產品化之前，大阪燃氣先在該公司的實驗集合住宅“NEXT21”中設置了發電效率約為55％的試製品
，連續進行了試驗。

試製品采用的電池組與現在的產品相同。增強隔熱和空氣換熱器性能為提高發電效率做出了貢獻。SOFC中，7成燃氣用於發電，剩餘3成用於維持700℃的高溫。通過增強隔熱和換熱器性能，可削減燃氣用量。

不bu過guo
，削xue減jian燃ran氣qi導dao入ru量liang後hou，電dian池chi組zu溫wen度du分fen布bu會hui嚴yan重zhong影ying響xiang到dao產chan品pin性xing能neng。由you於yu氣qi體ti的de粘zhan度du會hui隨sui溫wen度du上shang升sheng，因yin此ci燃ran氣qi在zai高gao溫wen部bu分fen難nan以yi流liu通tong。如ru果guo減jian少shao燃ran氣qi的de導dao入ru量liang，高gao溫wen部bu分fen的de流liu量liang就jiu會hui進jin一yi步bu減jian少shao。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia
，氧yang離li子zi會hui出chu現xian剩sheng餘yu

，導dao致zhi作zuo為wei燃ran料liao極ji支zhi持chi體ti的de鎳nie金jin屬shu陶tao瓷ci被bei氧yang化hua。大da阪ban燃ran氣qi沒mei有you公gong開kai具ju體ti的de解jie決jue方fang法fa，據ju說shuo是shi通tong過guo最zui大da限xian度du抑yi製zhi溫wen度du分fen布bu減jian小xiao了le影ying響xiang。試shi製zhi品pin采cai用yong的de削xue減jian燃ran氣qi的de方fang法fa會hui導dao致zhi生sheng產chan成cheng本ben大da幅fu上shang升sheng
，因yin此ci很hen難nan立li即ji應ying用yong於yu實shi際ji的de產chan品pin，這zhe是shi今jin後hou需xu要yao解jie決jue的de課ke題ti。