閉鎖循環型燃料電池の実用化検討

提案者らはこれまで、水素/酸素を使用した燃料電池の研究を通じ、水素ガス出口を閉塞し、酸素ガスを循環させつつ、燃料と酸化剤を100%消費する発電技術としての燃料電池システム検討を進めてきた。この中では、遠心加速を利用した小型の気水分離装置を試作して未反応ガスを閉鎖循環させつつ生成水を除去する閉鎖運転を可能にしつつ、更にはガス供給系/循環系/発電部をシーケンシャルに自動起動し、自律動作可能なシステムの試作を実施している。ここでは特に、起動/停止手順について、燃料電池の劣化傾向に与える影響を見極めた最適化を目指した探索を実施することとした。特に、閉鎖循環型燃料電池システムの起動/停止を繰り返し実施し、システムの動作安定性と、燃料電池発電性能の安定性をデータとして示す。このような試験を通じ得られる実績データの蓄積をもって、技術移転の可能性を高めたいと考えた。 このような検討の中では、過去の連続発電の実施例の中で得られている発電継続時の劣化傾向を指標とし、シーケンスに従い起動/停止を繰り返した場合に、この劣化傾向を逸脱しない範囲での起動/停止が実施できていることを示すこととした。更に、この手順をプログラムに反映し、マイコン制御による自律運転が可能なシステムとしての成熟を図り、当該技術の普及を可能にしたいと考えた。水素/酸素系燃料電池の過去の連続発電の中では、0.5 A/cm2通電時に最大で0.018 mV/hの劣化が見られた例があり、シーケンスの妥当性の判断基準としては、これを一つの指標としているが、起動/停止を頻繁に行う場合には、この劣化傾向を大きく逸脱し、顕著な性能劣化が現れることもあり得た。ここでは特に、起動停止を頻繁に行うことを前提とし、シーケンス・プログラムの改修等を行いつつ、自動起動/停止手順を明確にしつつ、これらをマイコン制御に取り込んだ自律駆動型システムとしての成熟を目指した設計/改良試作/実証運転等を実施した。

Japan Science and Technology Agency