研究者インタビュー ENEOSの花、咲かそう!

STORY 17 固体酸化物形燃料電池

STORY 17 SOFC(固体酸化物形燃料電池) 開発STORY   CO2削減に大きな効果 次世代燃料電池システムの開発を推進中
中央技術研究所 石田友孝

こぼれるように真っ白な実をつける、綿の花言葉は「有用」。
CO2削減に有効に活用でき、大きな可能性と期待が寄せられる次世代燃料電池システムの開発に取り組む石田さんにぴったりです。

Introduction

当社では、2009年5月から「エネファーム」として家庭用燃料電池システムの販売を開始しました。「エネファーム」はPEFCと呼ばれるタイプの燃料電池を用いていますが、これに続く次世代燃料電池システムとして取り組んでいるのがSOFCを用いたシステムです。その開発の中心的役割を果たす石田さんに、SOFCシステムの可能性などについてお聞きしました。

よりコンパクトで高効率な商品として開発を推進

SOFCとPEFCの違いはどのような点ですか?

PEFC(固体高分子形燃料電池)が高分子を電池部材として利用しているのに対して、SOFC(固体酸化物形燃料電池)はセラミックスを利用しているため、作動温度やシステム構成が異なる点ですね。燃料電池システムは、都市ガス、LPG、灯油などを原燃料として発電を行い、同時に発生する熱を利用してお湯を作るコジェネレーションシステムです。PEFCとSOFCはこの機能に変わりはありませんが、SOFCはPEFCに比べて発電効率が高く、原燃料からより多くの電気エネルギーを取り出せることが特徴です。またSOFCはシステム構成がシンプルなので、現行のエネファームと比べて大きさで約5割程度、重さで3分の2程度とコンパクトにできます。当社では2005年度からSOFCのシステム開発を本格化させ、2007年度から財団法人新エネルギー財団主催の実証研究にも参画し、2009年度はLPG仕様14台、灯油仕様1台のSOFCシステムを一般の家庭でご利用いただき実用化に向けた開発を推進しています。今後このシステムをもっと洗練させコストを下げて、SOFCシステムとPEFCシステムの2つの商品ラインを揃えて、より多くのお客様にご利用いただくのが目標ですね。

SOFCシステムはどのくらいの効果が期待できるのですか?

例えば火力発電所で発電する場合、排熱はその場で利用することはできても、一般家庭で利用することはできません。これに対し燃料電池システムは、ご家庭で発電し同時に排熱も利用してお湯を作ることができるので、LPGや灯油から電気とお湯を作り出す総合効率は80%以上になります。そのため一般家庭で火力発電による系統電力と給湯器によるお湯を利用した場合と比べて、SOFCシステムを利用するとCO2を30%から40%削減できます。実際実証研究において、LPG仕様のSOFCシステムを設置させていただいた一般家庭でこの効果を検証できました。当社のSOFCシステムを全国の家庭に設置していただければ、CO2の25%削減も決して夢ではありません。

その中で石田さんはどのような業務をされていますか?

システム開発全般を担当しているという形ですね。電池を作動させるためには、いろいろな部品を組み合わせてシステムを造り込んでいきます。さまざまな部品を選定して、それを動かすための制御の設計をし、きちんと作動するかどうかの単体の評価をして、電池を組み合わせたシステムとしての評価をする。研究というよりは開発色が強いかもしれません。ほかにも実証研究でシステムを設置する工事事業者の方と打ち合わせをしたり、モニターとしてシステムをご利用いただいている一般家庭に出向いてお話を伺ったり。部品メーカーや工事関係者、一般家庭の方といった、人と接する機会も非常に多いですね。また、最近はサブチームリーダー的な立場にもなったので、後輩へのアドバイスや仕事の割り振りなどもしています。

最先端のことをやらせてもらっている充実感

どのような研究者を目指していますか?

スペシャリストも大切ですが、私は全体を俯瞰できるゼネラリストの研究員になりたいと思っています。システムは生き物なので、仮に1ヵ所故障したとき、そこだけを見ているとダメ。実はいろいろな部分に波及していて、パッと見て関係なさそうなものすごくちっちゃな点みたいなところが原因だったりする。全体を見て、それが分かるような研究者を目指しています。

もともと燃料電池に興味があったのですか?

大学入学にあたって、クリーンエネルギーを専攻するか、宇宙物理にするか迷いました。東北出身で自然の中で育ち、子供の頃から星に興味があったのですが、星では飯が食えないと…(笑)。大学時代に燃料電池に足を踏み入れて、その知識は役立っていますし、楽しく仕事をさせてもらっています。ちなみに星の方は、実家に帰ったときに見るくらいですね。星座は見ればだいたい分かるし、ギリシア神話に出てくる星座の逸話もほとんど分かります。人よりちょっと詳しいくらいですよ(笑)。

最後に、これからJXTGエネルギーに入社する後輩たちへメッセージを。

私はいま最先端のことをやらせてもらっています。世の中にまだないこと、世に問うためのモノづくりをしているわけですね。自分で開発したものが実際に動いて、世に出て評価されて、それがその先ずっと残っていければすごくいいことだと思います。楽しいし充実感があり、達成感も大きい。私が初めて設計した制御でシステムの自動運転に成功した際は、結構感動ものでした。「あ、動いた!」と。これから当社を目指す皆さんにも、この感動をぜひ味わっていただきたいですね。

SOFCシステム

燃料(LPG、灯油)と水から改質器で水素含有の改質ガスをつくり、これとブロワから導入した空気でSOFCが発電を行い、インバータを介してご家庭に電気を供給します。
またSOFCの排熱はお湯として回収し、ご家庭に供給します。

SOFCシステム

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