電気も沸かす時代へ - 書評に代えて - 「燃料電池」のキホン

ソフトバンククリエイティブより以前献本いただいたもの。


「燃料電池」のキホン
本間琢也 /上松宏吉

今改めて読み返したのは、今一番確実なのが天然ガスだから。



本書「「燃料電池」のキホン」は、サイエンス・アイ新書の姉貴分にあたるイチバンやさしい理工系シリーズの一冊。版形がA5の分読みやすく、価格も1,575円と抑え気味なのが良心的。

目次

第1章 燃料電池とはなにか

第2章 燃料電池と二次電池ではどこが違う？

第3章 生活に深くかかわる家庭用燃料電池

第4章 生活や経済活動に欠かせない電気自動車への利用

第5章 ユビキタス社会を支える携帯機器用電源

第6章 業務用燃料電池について調べてみよう

第7章 スマートエネルギーネットワークと水素エネルギー社会

「燃料電池」(Fuel Cell)と言うが、電気を貯めるという意味ではこれは電池ではなく、むしろ「燃焼直接発電」というべきもの。燃焼熱でガスタービンをまわしたり蒸気を作って蒸気タービンを回す「火力発電」では、化学エネルギー → 熱エネルギ → 電気エネルギーと発電に熱を挟んでいる分どうしても効率が落ちるし、効率を上げるためには燃焼温度を上げねばならず、発電装置はどうしても大型化してしまう。

実際、ガスエンジンで発電し、その排気でお湯をわかす家庭用ガスコジェネレーションシステムエコウィルは、発電出力1.0kWに対し廃熱出力2.8kW。発電効率だけ見ると22.5% (低位発熱量基準)と低く、得られる電力の三倍も給湯してしまう。むしろメインは給湯で、「ついでに電気も作ります」というのが正直なところだ。

発電量	8,990 KWh * 28.3% =	2544 kWh
総熱量	30,644 MJ * (4524/6682) / 3.6 MJ/kWh =	5805 kWh
熱効率		43.8%

資料:

• 統計局ホームページ/世界の統計 第6章 エネルギー 6-2
• 天然ガスについて｜天然ガスは発電や都市ガスなどのエネルギーとして利用されています

それでは天然ガス火力発電所はどうかというと、全てひっくるめて44%近くある。エコウィルのほぼ倍だ。ただしエンドユーザーが得るのは電力のみで、熱は得られない。

これが、燃料電池になるとどうなるか。現行のエネファームでは発電40%に熱回収50%。だいぶ火力発電所に近づいて来た上、発電所と違って熱も利用できる。でもお値段2,761,500円!太陽光発電システムと変らない上、しかも割引があるとはいえこちらはガス代がかかるのに。補助金が105万円出ても171万。エコウィルは84万円しかしないのに。

固体高分子型(PEFC)だとどうしてもこうなってしまう。本来の燃料は水素。それを都市ガスから取り出している。これを改質というが、改質では水素だけではなく一酸化炭素も出る。しかし一酸化炭素はヒトのみならずPEFCにも毒。なのでその一酸化炭素をさらに二酸化炭素にした上で燃料電池に供給するのだが、動作温度が低温ということもあって白金触媒が必要…

「でも「燃料」電池でしょ?なら一酸化炭素だって燃料にならないの?」という人は鋭い。次に控えているの固体酸化物型(SOFC)は、そういう燃料電池だ。

一昔前に燃料電池に関して調べたことがある人は、そこまでは知っていたかも知れない。
知らなかったのは、「次」がもう今年だということ。いや、本書にすら「早ければ2012年に」とあったので、本書の指摘よりも早くそれが来るようなのである。