xTECH/日経エレクトロニクス2019.02.20コピーしましたPR現在ある燃料電池(FC)のほとんどは充電できない1次電池である。それでも、外から燃料、つまり水素などを充填できるため、使い捨てにはならない。原理的には2次電池化は可能である。(PEFC)と、水電解、すなわち充電に使うPEM型水電解装置は電極や装置の構造はほとんど同じ。化学反応はちょうど反対だ。異なるのは、最適な触媒材料の選択やその量ぐらいである。第2部で紹介した東芝の自立型エネルギー供給システム「H2One」は、コンテナの中にPEFCとPEM型水電解装置、そして水素の貯蔵システムなどを同居させている。ある意味、コンテナ全体で2次電池のように機能するのである。研究者が「発電機」に思い入れ仮に、FCを2次電池化すると名前は、「水素-空気2次電池」と呼ばれるはずだ。亜鉛(Zn)-空気電池やリチウム(Li)-空気電池など、似た反応系を備えた電池で、技術的には容易ではないにもかかわらず、2次電池にする研究開発に取り組んでいる研究者が多くいる中で、FCの2次電池化を目指す研究者が少ないのは不思議なぐらいである。理由の1つは、FCを開発している研究者の多くが、FCを他の電池と同様な「電気化学電池」ではなく「発電機」だとみなしていることだろう。発電機なら燃料は外から入れるもので、外部の電力を使った充電によって“灰”を還元して再利用するものではないわけだ。外から入れる燃料と電力を全く違うものだとみなしているのである。FCの研究者の中には、「2次電池にする意味やメリットが分からない」と回答する人もいた。企業で10年以上も開発ただし、研究者は少ないものの、いるにはいる。した研究者は2次電池型のFCを「リバーシブルFC」「可逆セル」などと呼んでいる。水素と酸素から放電(発電)によって生成した水を、今度は充電によって水分解して水素と酸素に戻るという可逆性が生まれるからだ。高砂熱学工業は2000年代半ばに開発を始め、今も「研究開発は続けている」(同社)という。福島再生可能エネルギー研究センターに設置し利用中だ(図A-1)。セルとその周辺システム(a)。太陽光発電が電力系統にとって余剰気味になると、系統連係から水電解に切り替え、水素を製造してタンクに貯蔵する。電力系統の電力が不足気味の時は、貯蔵した水素を燃料電池で使って発電し、系統に連係する。これとは独立に水素吸蔵合金の研究もしている(b)。利用時の課題の1つは、水電解と燃料電池のモード切り替えに時間がかかる点で、10~30分程度かかるという(c)。資料を基に本誌が作成)開発の理由は、1つのセルで発電と水電解を切り替えて使うことで、FCと水電解装置を並べるよりも省スペースになり、装置コストも軽減するからだという。具体的には、日照条件がよく、太陽光発電システムが発電する電力が電力系統にとって余剰気味の場合は、その電力を使って可逆セルを水電解装置として利用する。製造した水素は水素吸蔵合金タンクなどに貯蔵する。2019年1月末に東京でFCVに充填された水素は、まさにこのようにして製造されたものだという。電力系統の電力が不足気味の場合は、可逆セルをFCとして用いて、貯蔵した水素を使って発電する。このように機能を切り替えて使うのは極めて合理的だろう。電池以外では、冷房と暖房をエアコン1台で、時間ごとに切り替えて運転するのに似ている。逆に、仮にこれらの装置を2つの装置に分けても、それらの機能を同時に使う利用シーンはやや考えにくい。電力を使いながら発電することになるからだ。言えば、電力系統の出力変動を平準化する周波数フィルターのような役割ではあり得る。この記事は有料会員限定です「日経エレクトロニクス」定期購読者もログインしてお読みいただけます。プレイヤーなど各サービスの全貌、業界別の参入機会・可能性などを解説。Specialエレキあらゆるプロセスで顧客ニーズに対応セキュリティも万全な新IoT向けマイコン毎月更新。世界で戦える工場マネージャー養成講座(全2回セット)国内外を問わず工場のマネジメントを担う管理者に求められるスキルを体系的に学べる講座です。工場長や...世界で広がる自動車電源48V化の最新動向とポイントクルマの電動化が加速する中、実用化が進む自動車電源の48V化について、元トヨタ自動車で世界初の4...今後10年で倍増へ、半導体100兆円市場を制するのは誰か世界の半導体市場は、今後10年で100兆円規模に倍増する方向性が見えてきた。活用を考えているエンジニアを対象に、必要な基礎知識と深層学習の最新技術動向を解説します...工場のものづくり力を世界レベルに強化する世界で戦える工場マネージャー養成講座の第2回。産業用ロボット本体メーカーの角度から、中国ロボット市場の最新発展状況を徹底的に調査。自動車から電機、産業機械まで製造業が「世界No.1製品」をつくるために必要な開発設計プロセスの全...次世代電池2020EVから空飛ぶクルマ、IoT/センサーネットに広がる次世代電池技術を徹底解説デジタルヘルス未来戦略どの技術、どの市場を狙うのか、そして、どこと組むべきか。「デジタルヘルス」に挑むなら、今。事業戦...突き抜けるデザインマネジメント「デザインなんかで経営が変わるわけない」と思っている人にこそ読んでほしい本。