燃料電池の効率について

燃料電池の効率というのはどうやって求めるんでしょうか？

http://blogs.yahoo.co.jp/yada7215/53105052.html
↑は日本ガイシの燃料電池で、発電効率が６３％です。

http://www.noe.jx-group.co.jp/newsrelease/2011/2 …
↑はJXの燃料電池で、同じくSOFCタイプ、発電効率は４５％です。

http://www.toshiba.co.jp/about/press/2011_12/pr_ …
↑は東芝のもので、こちらはPEFCタイプ、発電効率は３９％です。

日本ガイシの方が古い（先に出た）のに、最新のJXの方が効率が低いのは何故なんですか？（質問その１）





http://www.surugadai.ac.jp/sogo/media/bulletin/R …（駿河台大学：　　燃料電池：その効用と限界）
↑の式(4)や式(12)によると、理論最大発電効率は８２％（式(4)）、
現実の発電効率は５２％（式(12)）となっていますが、式(12)の下に、

＞ただし、ここでは燃料の改質率や改質に使われるエネルギーは考慮していない。

とあり、つまり改質率や改質に使われるエネルギーを考慮すれば、効率は減少すると考えられます。

http://www.ab.auone-net.jp/~ecosuki/sub44.html
↑のサイトによると、２０行目に、

＞燃料効率、つまり水素を作る効率ですが、
＞例えば天然ガスから作った場合で７０％、２０年後でも８０％が目標です。

とあります。つまり、
現状は駿河台大学さんの論文の式(12)の５２％の、およそ７０％である３６．４％（０．５２×０．７＝０．３６４）が、実際の発電効率と考えられ、
燃料電池において、燃料（天然ガス）から電気を取り出す（受電端）のに必要な効率なのですか？（質問その２）

改質効率によりますが、４０％付近の最終発電効率になるわけなので、
冒頭で引用しました東芝やJXの現行製品と似たような数字になります。

質問その１、その２につきまして、どなたか教えて（答え合わせ）頂ければ嬉しいです。
どうぞよろしくお願いします。

No.4 回答者： jkpawapuro 回答日時： 2012/09/29 23:46

＞将来的にSOFCが発電の主流になることはあるんでしょうかね。

常時２ｋＷや２００ｋＷの発電をされてもベース電源にしかならない、それを効率的に管理することが言葉だけ先行するスマートグリッドとやらで可能なんですかねえ？
私には燃料電池と言う単語だけで動いていて、本来の電池の優位性をスポイルしてるように見えてならないです。

中途半端な規模に分散して、電気の送電に便利と言う優位性を都市ガス輸送におきかえることに意味も見出せないですし、この段階だけでは正直何がしたいのかわからないです。

まあこれは通過点で技術的限界点はまだまだ先にあると言うならいいのでしょうが。

No.3 回答者： tanuki4u 回答日時： 2012/09/24 23:11

１　また、アメリカで５７％の効率を達成したというニュースがありました（今年の６月）、

http://sustainablejapan.net/?p=1719
↑の場合はどうでしょうか…。
これの効率は　（取り出せる電力）/（天然ガス）、つまりシステム全体の効率ということでしょうか。
＝＝＝＝
↓
ざっとみてシステム全体としての効率のようです。

２　将来的にSOFCが発電の主流になることはあるんでしょうかね。
※　No2の方へのお礼中だが

高温装置は大きくないとならない、低温装置は小さくてもできる、だが効率は高温装置のほうが良くなる。
大学の四年の時に、先生に「低温分散型が環境への負荷が少なくて良い、私はそういう研究をしたい」なんて言ったら「熱力学を勉強しなおせ、まぁ、エクセルギーをちゃんと理解している奴は少ないし、理解できれば食っていける」と、30年前に言われた。

単純な個別装置の話ではなく、送電線やニーズのタイミングを含めた複合的な課題解決だから、ちょっくら結論は出せない　＜　私は。

この回答へのお礼

何度もありがとうございます。

お礼日時：2012/09/25 19:01

No.2 回答者： ytrewq 回答日時： 2012/09/24 07:17

直接の回答にはなりませんが、ちょっと補足します。

燃料電池は基本的に水素で発電します。　天然ガス（主成分メタン）を使うときは、改質して水素をとりだします。
メタンから水素を取り出す反応は吸熱反応なので、外部から熱を与えなければならず、総合的な熱効率はスタック単体より低下します。

SOFCは反応温度が高いため、廃熱の利用効率が高く、改質に廃熱を利用することで全体としての効率を高くできます。

PEFCは反応温度80℃程度と低いため、改質用には利用しづらく、コージェネでお湯を沸かす程度の利用になります。
ただ、反応温度が高いと、起動、停止に時間がかかりますし、高温を維持すために頻繁な起動停止には向きません。このため、SOFCは据付の大型向けで連続運転用となります。
一方、反応温度が低ければ、起動後すぐに発電可能です。　　PEFCは小型で起動停止を頻繁に行なう家庭向けや燃料電池車に適しています。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

頻繁な起動停止が不可能なんですね…。
将来的にSOFCが発電の主流になることはあるんでしょうかね。

お礼日時：2012/09/24 19:57

No.1 回答者： tanuki4u 回答日時： 2012/09/23 22:49

日本ガイシ

「独自構造のSOFCセルとスタックを開発し、出力700W、作動温度800℃の定置型スタックで世界最高レベルとなる63％の発電効率（LHV）と90％の高い燃料利用率を達成しました。」

63%の発電効率を発揮しているのは「定置型スタック」

スタックとは？
http://www.ed.jrl.eng.osaka-u.ac.jp/taiken_sofc. …
全部ひっくるめたシステムの一部となっています。

想像
日本ガイシが作ったスタックを組み込んだ燃料電池システムを東芝が作って売っている。
というような関係になります。

喩え話
自動車の燃費を良くするには、性能の良いエンジンも必要ですが、性能の良いタイヤ（動力を地面に伝える装置）も必要で、全体のデザインも必要。日本ガイシさんのものは、自動車のエンジンのようなものです。

まとめ
＝＝＝
日本ガイシの方が古い（先に出た）のに、最新のJXの方が効率が低いのは何故なんですか？（質問その１）
＝＝＝
部品としての効率と製品としての効率だから、効率を判定する基準が違う。


※　式12は、タービン云々の話なので、ちょっと違う。


http://www.ab.auone-net.jp/~ecosuki/sub44.html
こっちの方は、かなりまとめちゃっているので、条件等が見えないので、説明のしようがない。


目標値として最終的な電源効率を51％としているのは、駿河台の先生の資料１２６P の表2
IGCC　石炭複合発電　これで　50％やっているからさぁ　それを越そうよ　というよな意味だったかなと

この回答へのお礼

＞63%の発電効率を発揮しているのは「定置型スタック」

なるほど、そういうことでしたか。
もやもやがすっきりしました、ありがとうございます。


また、アメリカで５７％の効率を達成したというニュースがありました（今年の６月）、
http://sustainablejapan.net/?p=1719
↑の場合はどうでしょうか…。
これの効率は　（取り出せる電力）/（天然ガス）、
つまりシステム全体の効率ということでしょうか。

お時間ありましたら検証して頂けるとありがたいです。

お礼日時：2012/09/24 19:36