夢の燃料電池とは、どのようなものでしょうか？どのような燃料電池が実現できれば、燃料電池の普及が格段に進むでしょうか？FCDICではそのような観点で夢の燃料電池を提案してみました。現在は8つの夢の燃料電池を提案しています。皆様にFCDICが提案している夢の燃料電池をご覧いただきご意見いただけると幸いです。ご意見を頂ける場合には、FCDICホームページトップページの【お問い合わせ 】からのご意見をお待ちしています。ご自由にご意見を記入ください。また、これから燃料電池の研究会開発を志す方々には、夢の燃料電池を達成するための技術解説を今後の研究開発の参考の一助にしていただけると幸いです。
更には、このような夢の燃料電池を追加すべきとのご意見がございましたら、これについても【お問い合わせ 】からご意見をお待ちしています。皆様からご提案頂けることを期待し、現在は夢の燃料電池の項目は8つですが、皆様のご意見を参考に増やすことを想定して「夢の燃料電池10」と命名しました。どうぞよろしくお願いいたします

燃料電池の大きな特徴の一つは、スケールメリットがほとんどないことです。すなわち小規模発電から大規模発電まで発電容量に関わらず、ほぼ一定の高い発電効率が維持できます。一方で、大型化することによるコスト面でのスケールメリットもほとんどないのが現状です。すなわち、現状の技術で燃料電池による大規模発電装置を実現するためには、電極面積を増やす、またはセルの積層枚数を増やす、あるいはある程度の発電規模のモジュールを複数個設置する等が必要で、ほぼ発電規模に比例してコストも増大します。一方で、エンジンやガスタービン等の熱利用機関による発電は、一般的に大型になると、単位体積当たりの放熱ロスが少なくなるため、発電効率や単位発電容量当たりのコストが良化の方向に向かいます。比較的高い発電効率を得るためには、エンジン発電では数100kW以上、ガスタービン発電では数10万kW以上の発電規模が必要です。そのため現状の燃料電池は、熱利用機関では高い発電効率を実現しにくい比較的小規模での発電利用に適していると言えます。そのような観点から、現在は移動体用電源や、定置用の分散発電用途として実用化されています。 燃料電池がスケールによらず、エンジンやガスタービン等の熱利用機関による発電より安価で高効率であれば、燃料電池の用途は無限に広がるものと思われます。

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必要な技術01 ・分極しない燃料電池 ・超高性能触媒・担体 ・超高性能GDL・MPL ・超高性能電解質膜・アイオノマー ・超高性能集電体 ・理論起電圧が得られる燃料電池 ・劣化しない高性能非貴金属触媒 ・劣化しない高導電性担体 ・劣化しない電解質（膜・アイオノマー）、ラジカルクエンチャー ・水を必要としない電解質膜・アイオノマー ・-40℃～ 200℃で作動する燃料電池 ・-40℃～ 200℃で高い伝導性と耐久性を有する電解質膜、アイオノマー ・安価で劣化しない燃料電池用セパレーター（バイポーラ板）・安価で劣化しない燃料電池用ガスケット ・不純物耐性・ロバスト性の高い燃料電池（触媒・電解質） ・大面積セルの量産設備投資への助成金 ・大面積セル量産設備のタクト時間の短縮技術（輪転機程度） ・安価でコンタミレス、高容量、高耐久の加湿器 ・安価でコンタミレス、高容量、高耐久のイオン交換樹脂 ・安価でコンタミレス、高容量、高耐久の不純物除去フィルター ・安価でコンタミレス、劣化しないBOP 部材・機器・パワコン ・万能なモデルベース開発用シミュレーション技術 ・DR（デマンドレスポンス）の規制緩和 +　続きを読む

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本来スケールメリットがないことが燃料電池の特徴であるため、現状では外洋船などの大型船舶用電源には、水素エンジンへの進化が想定されています。しかしながら、大容量でもエンジンよりコンパクトな超高エネルギー密度を実現する燃料電池が実現できれば、燃料電池が大型の外洋船用電源として利用されるはずです。

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現状のPEFCは不純物に対するロバスト性が低いため、不純物を除去して供給するシステムを構成しており、コスト高の要因であるとともに、フィルター等が破瓜した際の劣化要因にもなっています。特に硫化物系の不純物に対する感度が高く、およそppb以下に除去して供給する必要があります。さらに硫化物系の不純物は、不可逆な性能低下をもたらします。その他にも、環境における不純物の懸念物質としては、NOx、塩害、塗装等に用いられる揮発性有機物等、シロキサン等の有機シリコン等があります。

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燃料電池発電は化学反応を伴うため、現状では全く劣化を伴わない燃料電池は実現できていません。また、例えば低コスト化を目指して電極触媒の目付量（単位電極面積当たりの触媒量）を減らすと、耐久性に影響を及ぼします。ほとんどの場合、耐久性向上と低コスト化がトレードオフの関係となっているため、低コストと高性能を実現しつつ耐久性に影響を及ぼさない材料の開発が望まれます。

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水素キャリアの候補として考えられているアンモニアを直接燃料として利用できる燃料電池や、都市ガス等の炭化水素系燃料を改質することなく直接燃料として利用できる燃料電池があれば、燃料電池の用途が広がる可能性があります。

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必要な技術03 ・不純物による不可逆劣化のない触媒・電解質・アイオノマー ・不純物耐性とロバスト性の高い触媒・電解質・アイオノマー +　続きを読む

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給湯器より安価でフットプリントの小さいエネファームが実現できれば、エネファームが今以上に多くの給湯器と置き換わる可能性があります。

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燃料電池には、例えばPEFCの場合、高価なPt系触媒やパーフルオロスルホン酸系の電解質等が用いられています。Pt系触媒は技術開発の進展により目付量の低減が進んでおり、Ptリサイクルの観点からは、技術的にもコスト面でもリサイクルが困難となる方向に進んでいます。低コスト化の観点でも、資源循環の観点でも、あらゆる部材を低コストでリサイクルできる仕組みや技術開発が望まれます。

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グリーン水素の製造は、現状では電力を用いた水電解のみが現実的な方法です。しかしながら、１m3の水素を製造するには、理論的に約3.6kWhの電力が必用であり、パワコン等も含めた水電解システムでは、現行では少なくとも5kWh以上の電力が必要です。仮に電力料金を家庭用電力料金に近い25円／kWhとすると、グリーン水素1m3を製造するために電力料金のみで125円が必要な計算となります。更には水電解装置等の必要なCAPEXがプラスされ、グリーン水素の製造原価となります。水素基本戦略では将来的に30円～20円／m3のコストを目標としています。グリーン水素のコストを低減させるためには、まず第１に電力コストの低減が不可欠です。

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