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发电效率目标为55%
目前SOFC的低热值燃料发电效率为46.5%,大阪燃气的计划是,2010年代将效率提高到50%,2020年以后提高到55%。不仅是家用领域,还打算采用相同的电池单元,面向3kW左右的工业用途开展业务。产品化之前,大阪燃气先在该公司的实验集合住宅“NEXT21”中设置了发电效率约为55%的试制品,连续进行了试验。
试制品采用的电池组与现在的产品相同。增强隔热和空气换热器性能为提高发电效率做出了贡献。SOFC中,7成燃气用于发电,剩余3成用于维持700℃的高温。通过增强隔热和换热器性能,可削减燃气用量。
不过,削减燃气导入量后,电池组温度分布会严重影响到产品性能。由于气体的粘度会随温度上升,因此燃气在高温部分难以流通。如果减少燃气的导入量,高温部分的流量就会进一步减少。在这种情况下,氧离子会出现剩余,导致作为燃料极支持体的镍金属陶瓷被氧化。大阪燃气没有公开具体的解决方法,据说是通过最大限度抑制温度分布减小了影响。试制品采用的削减燃气的方法会导致生产成本大幅上升,因此很难立即应用于实际的产品,这是今后需要解决的课题。
把工作温度降到400℃
为了实现SOFC的低成本,必须要降低工作温度。SOFC与PEFC相比,无需使用铂等贵金属,而且无需去除CO,燃料重整器的构造非常简单。因此,降低成本的可能性非常高。但现在由于工作温度高、必须使用耐高温材料,因此成本还比较高。
决定SOFC工作温度的,是电解质的氧离子导电体。目前采用的是Y2O3稳定化ZrO2,工作温度为700~750℃,正在讨论采用LaGaO3,据说有望把温度降到600℃左右。日本九州大学2013年11月宣布,发现了有望把工作温度降到400~500℃左右的新型氧离子导电体(图2)
图2:SOFC的工作温度有望降低
九州大学发现了有望降低SOFC工作温度的新型氧离子导电体“Na0.5Bi0.5TiO3”(a)。与目前主流的Y2O3稳定化ZrO2和正在开发的LaGaO3类氧化物相比,低温一侧的氧离子导电度较高(b)。(图由《日经电子》根据九州大学的资料制作)
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