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以往在价格方面不占优势的固体高分子型(PEFC)燃料电池成本日趋下降。与通过发电效率取胜的固体氧化物型(SOFC)燃料电池之间的开发竞争似将变得激烈。
日本政府在目前正在探讨的《能源基本计划》中,如何给氢定位已成为重点。家用燃料电池、以氢为燃料的燃料电池车(FCV)及氢制造储藏技术共同掌握着实现“氢社会”的关键。
日本政府在今年6月公布的《日本复兴战略》中提出,力争在2030年之前设置530万台家用燃料电池。这相当于要在日本约1成家庭中设置燃料电池。据称截至2012年12月,已经有4.3万台投入使用。
现在,已投放市场的家用燃料电池“ENE-FARM”有PEFC和SOFC两种。其中领先一步的是PEFC,各公司于2009年开始销售。另一方面,SOFC在2011年由吉坤日矿日石能源公司实现了实用化。
SOFC的发电效率比PEFC高。并且,由于结构简单,也易于降低成本。因此有看法认为,“不久SOFC将取代PEFC”。
不过,事情并非这么简单,最近,借助技术革新,PEFC开始发起反攻。那么,在预测这2种方式的势力图之前,先简单介绍燃料电池的工作原理。
需要去除一氧化碳
相信有许多人曾在理科课堂上做过利用电将水分解为氢和氧的实验。燃料电池的工作原理就是利用“水电解”的逆反应发电。也就是说,使氢和氧结合,制造出电和水。
水的电解是“吸热反应”,但燃料电池的工作原理相反,属于“发热反应”。使用家用燃料电池的热电联产就是利用这一原理。在发电装置中附设储热水槽,回收废热并烧热水。
在水的电解实验中,为了使电更易通过,而加入氢氧化钠。在燃料电池中,起到相当于氢氧化钠作用的是“电解质”,这是会影响电池性能的重要部件。用于发电的单元的结构是,利用添加了催化剂的“燃料极”和“空气极”这2枚电极,将电解质夹在中间。
燃料电池的基本工作原理是,首先从城市燃气中去除硫磺等物质,制造出氢,然后将这一燃料供应给“燃料极”。
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