1. PAFC市場開拓
2. ＭＣＦＣプロジェクトの進捗状況
3. 自動車動力用ＳＯＦＣの開発
4. ＰＥＦＣ開発
5. ＦＣＶ最前線
6. 最近のトピックスから
A POSTER COLUMN
（１）ＵＰＳとしてのＦＣ市場2. ＭＣＦＣプロジェクトの進捗状況
東芝は電気代を半減できる以外にＣＯ２の２割削減を可能にする省エネルギー型無停電発電用ＰＡＦＣシステムを開発した。病院やコンピュータ室等、常に安定した電力供給を必要とする事業所向けに販売する。従来のＵＰＳとデイーゼル発電機を組み合わせたシステムは、系統電力の２倍以上のコストを要するので、これに替わってＰＡＦＣを適用しようとする構想である。システムは出力２００ｋＷＰＡＦＣとインバータで構成され、燃料には都市ガスを想定している。通常はコンピュータ等重要な設備にはＰＡＦＣから安定した電力を供給し、残った電力はインバータを介して系統電力に送電される。事故などで都市ガスが停止した場合でも、常時ストックされているプロパンガスによって対応できる体制が採られている。システム価格は約１億１千万円で、通常のＵＰＳ・デイーゼル発電機システムに比較してほぼ２倍の設備投資を要するが、通常のシステムではＵＰＳで電力を調整する際にエネルギーロスが発生し、重要な電力供給先向けの系統電力の発電効率が通常の半分以下になるため、電力コストは３５?４０円/kWhになっている。本システムではこのロスが無く、コストは２０円程度になり、５年以内での投資回収が可能と同社は語っている。
（日経産業新聞９９年５月１９日）（２）セイコーエプソン
セイコーエプソンはパソコンや携帯電話等に使う水晶振動子を製造する伊那事業所（長野県箕輪町）に、ＰＡＦＣコジェネレーションシステムを導入することにした。同事業所の工場増設に伴う電力不足分を、ＬＮＧを燃料とするＦＣでカバーしようとする計画で、９９年１２月に出力２００ｋＷのＰＡＦＣを２台導入、更に２０００年度に２台追加する。総事業費はは約５億円。これにより工場内の電力供給のみならず、従来は重油ボイラーで供給していた工場内の空調や加温・加湿、温水をＦＣによって賄い、電気・重油代やボイラー管理費等の削減で年間１,４００万円の経費を節減できると同社は語っている。ＰＡＦＣのコストは通常の発電機に比べて２ないし３倍程度高いが、系統電力によって同工場の電力不足を解消するためには特別高圧設備を設置する必要があり、この設備にもＰＡＦＣプラントと同程度の出費を要することになる。そのためクリーンで運転経費の削減が可能なＦＣを導入する方が経済的にも有利になると同社は判断したようである。又環境面からは、ＬＮＧを使うことにより通常電力を使う場合に比べてＣＯ２排出量は３５％削減され、ＮＯＸやＳＯＸも大幅に減らせると期待されている。
（日経産業新聞９９年６月１日）
わが国ＭＣＦＣ研究組合で進められているＮＥＤＯプロジェクトの１０００ｋＷ級発電プラントは、いよいよ運転研究に向けて最終段階である調整運転に入っている。本来は６月中旬に定格出力を得る予定であったが、電池の昇温過程で一部配管接続部に不具合があり、今回は万全を期して慎重に対策・調整が行われている。そのため工程が若干遅れることになったが、９９年６月中旬には電池の昇温を開始、下旬から周辺機器の起動・調整を始める予定である。通気・遮断確認、無負荷運転調整、負荷運転調整を経て７月下旬には定格出力を実現したいと同組合では述べている。3. 自動車動力用ＳＯＦＣの開発
（南大塚だより、1999.6.1、No.202）
（１）トヨタ4. ＰＥＦＣ開発
トヨタ自動車は、ＦＣＥＶ（燃料電池電気自動車）用ＳＯＦＣの開発に着手した。触媒電極の上にＣＶＤ（化学的蒸着）法やＰＶＤ（物理的蒸着）法等で導電性セラミックス膜を生成することにより、高性能なＳＯＦＣの開発を目指すことになった。従来トヨタではトヨタ中央研究所以外に、フォークリフト用ＦＣを開発してきた豊田自動織機があり、更に関連会社のアイシン精機の研究所がプロトン伝導性セラミックスを利用したＦＣ型常温核融合装置の開発に着手しているので、これらのポテンシャルをベースにＳＯＦＣの将来性に着目することになったようである。目下のところ、セラミックスのプロトン導電性は固体高分子膜に劣るが、半導体製造技術を利用したＣＶＤ，ＰＶＤによって非常に薄いセラミックス膜を生成することができれば、水素イオンの導電性を向上させることができる。セラミックスは耐久性に於いて固体高分子膜よりも優れており、導電性の問題が改善されれば、優れたＦＣＶ用ＦＣが実現する可能性が指摘されている。
（日刊工業新聞９９年４月２８日）（２）ＢＭＷ
ＢＭＷはDelph Automotive Systemsと共同で、自動車用小型ＳＯＦＣを開発する。この度ミュンヘンで発表された協定ではDelphiがＳＯＦＣエンジンを開発し、ＢＭＷがそれを自動車にアセンブルすることになっている。ＢＭＷの発表によれば開発期間は約５年とされているが、同社の技術者は２０００年にも第１次プロトタイプが試作されることになろうと語り、他方Delphi側は、新聞記者発表に於いて、近い将来製品を完成させることになろうが、それが商業化のための生産(production in commercial quantity)に繋がるかどうかは不明であると述べている。
２年前、ＢＭＷはＩＦＣと共同でセダン型自動車に搭載する５?１０ｋＷＰＥＦＣエンジンを開発すると語ったばかりである。燃料には内燃機関車で実績を持つ液体水素が想定されていたが、同時にガソリン車にＰＥＦＣを適用するとも述べていたことから、ガソリン改質を視野に入れていたようである。
上記の事情にも係わらず、従来定置式発電用としての利用が考えられていたＳＯＦＣに目を向けることになった理由は、ＰＥＦＣに要求される高純度の水素生成がもたらす改質器への負担を軽減させるためと思われる。現にＢＭＷの技術者は、ＳＯＦＣは８００℃の高温で動作するので、水素の純度に対する要求は厳しくなく、かつ貴金属触媒を使う必要がないという長所があると語っている。更にＳＯＦＣエンジン自動車の場合は、水素やメタノールの供給インフラを待つ必要もない。
(Hydrogen & Fuel Cell Letter, May 1999, Vol.XIV/No.5, pp1-3)
（１）松下電器産業5. ＦＣＶ最前線
松下電器産業はＰＥＦＣの研究開発を強化するため、グループ各社から関係する各分野の研究者を集めた横断的組織"ＦＣラボ"を設立した。この組織は生活環境システム開発センターを母体に、松下電器産業の研究開発部門、社内分社の電化住設社、エアコン社、関係会社の松下電池工業、松下冷機、松下精工、松下産業機器の研究者６０人で構成されている。事業所や家庭に設置する分散型電源システムや自動車動力源に適用可能な数ｋＷから数十ｋＷレベルのＰＥＦＣを開発することを目的とする。
（日本経済、日刊工業新聞９９年４月２９日）（２）Energy Partners
ＰＥＦＣのデベロッパーEnergy Partners社は、ＰＥＦＣのコスト低下をもたらすバイポーラプレートの低コスト生産技術を開発したと発表した。この生産プロセスはgraphite polymer材の鋳型型込成型法(molding process)と説明されており、同社はクッキー打ち抜き型による複合グラファイトバイポーラ集電プレート(composite graphite bi-polar collector plates cookie-cutter fashion)と称している。生産サイクルは２５秒以下で、１生産ユニット当たり年間生産量は約３０万ピースに達する。次の目標はサイクルを１０秒以下に下げることで、これが実現すれば現在１ピース当たり１００ドルもするバイポーラプレートのコストが１.５ドルにまで低下すると同社は語っている。更に生産部門の副長であるRhett Ross氏は、「我々が言いたいことは、これでコレクタープレートは、コスト問題の対象でなくなったと言う事実である。そしてＰＥＦＣの経済条件を満足させるための次の目標はＭＥＡ(Membrane Electrode Assemblies)に移ることになった」と述べている。用いられた材料は、ＰＥＦＣ環境下に於いて６５,０００時間の耐久性が実証されており、又リサイクルも容易である。又完成されたプレートの導電性を向上せしめ、水素の浸透を防ぎ、且つ水分の吸収を抑えるための後処理を要しない。これは生産時間を短縮し、コストを低減させる効果を持つ。同社は９９年中にも生産体制に入る予定。
(Hydrogen & Fuel Cell Letter, May 1999 Vol.XIV/No.5, pp7-8)
日産自動車は９９年５月１３日、２００３ＣＣクラスＲＶ"ルネッサ"を改造したＦＣＥＶ（燃料電池電気自動車）を公開し、走行試験を開始したと発表した。国内メーカではトヨタ、マツダに次いで３番目である。動力源には三菱化工機と同社が開発したメタノール水蒸気改質器とBallard Power Systems社製ＰＥＦＣシステムが、又蓄電池にはリチウムイオン電池が用いられている。ガソリン車に比べて総重量は５００kg程重く２トン、燃費効率はガソリン車の約８０％、容量４０lit.のメタノール燃料タンクを満杯にすれば約３００kmの走行が可能である。実験車の費用は公開されていないが、材料費だけで１億円以上と見られている。後部座席を占領している燃料電池システムのコンパクト化が今後の課題の一つで、来年には最高時速１００km以上、１回の燃料補給で４００ないし５００km走行できるプロトタイプを開発、２００３年の実用化を目指している。6. 最近のトピックスから
（朝日、読売、毎日、日本経済、産経、東京、日刊工業新聞等、化学工業日報９９年５月１４日）
（１）アメリカＮＨＡ会議から
９９年４月７日から９日に掛けて開かれたＮＨＡ(National Hydrogen Association)の第１０回年次大会(10th Annual US Hydrogen Meeting and Exhibition)において、ＦＣを含む水素関連技術の開発成果の多くが公開され、戦略論が議論された。先ず基調講演において、共和党のJohn E. Peterson議員が、２５０人を超える聴衆を前に「水素に対する期待が高まる中で、議会は水素開発のためにＤＯＥによる要求額以上の予算を付けてきた」と語った時には、参加者から盛んな拍手を浴びていた。実際１９９９年度のＤＯＥ要求額２,２２５万ドルに対して議会の承認額はそれを大きく上回る３,０００万ドルであり、２０００年度においてはＤＯＥの２,８００万ドルに対して議会の承認額は３,５００万ドルとなっている。今回で退任するＨＮＡのVenki Raman会長は、水素エネルギー展開プランを発表した。この計画は、先にＨＮＡが発表した水素商業化計画と対をなすものであり、経済的にも有利な水素市場の展開とその機会の実現、参画する企業の特定、それに決定権を持つ政府関係者を納得させるような内容を目指したものである。２４頁に亘る提案書は、当面世界各地に跨って少なくとも５０ＭＷの水素ＦＣプラントを稼働させると共に、２０１５年までには、新しく建設される発電プラントによる発電量の１０％を、水素ＦＣが賄うような状況を実現すべきであると論じている。
論文発表の中には日本人のそれも含まれている。大規模ＰＥＭ型水電解槽とＦＣを組み合わせた負荷平準化のための電力・水素エネルギー貯蔵システムに関して、その概念設計とコスト評価が神鋼Pantec（神戸）と中部電力の研究者によって発表された。電解槽は毎時７００Ｎｍ３の水素を生成することが可能で、ＦＣは１ＭＷ級の規模を持つ。ＦＣの種類や性能についての記述はないが、ＰＥＭ型ではないかと思われる。彼等のコスト試算によれば、資本費(capital charge rate)を１６％、オフピークに於ける電力コストを３cents/kWhと仮定すれば、水素のコストは電解槽の電流密度が１Ａ/cm2においては＄６.３/kg、より高い６Ａ/cm2においては＄４/kgとなっている。電解槽自身のコストは、低電流密度のタイプでは約１００万ドル、高電流密度のそれで２００万ドルを若干下回る値が提示されている。
ＤＣＨ Technology, Valencia, CAは、Los Alamos国立研究所と共同で、低出力小型円筒型ＦＣ（ＰＥＭと思われる）を開発したと発表した。このＦＣスタックは低出力でも効率の高い点が特徴で、定格出力に於いては５７％の発電効率を記録した。Ｗレベルの低い部分負荷においてもなお高い効率を維持できると同社は語っている。約１５ｇの水素を蓄えるシリンダーが取り付けられており、それによって２５０Ｗｈの電力を取り出すことができる。
(Hydrogen & Fuel Cell Letter, May 1999 Vol.XIV/No.5, pp5-6)（２）トンネル工事用ＦＣ機関車の開発
トモエ電機工業は三菱重工業と共同で、ＰＥＦＣを動力源とするサーボ・ロコ（トンネル工事等で使われる機関車）の実用化実験を開始すると発表した。この車両はトンネルという閉鎖的な空間で動作するためクリーンである必要があり、したがって燃料には水素が採用された。又長距離運転ができるよう、水素燃料の貯蔵には体積密度の高い水素吸蔵合金が選択された。今年度下期中に評価を終え、２０００年度に大手ゼネコンの協力を得て製作を開始する予定。この技術が実用化されれば、鉄道のトンネル工事や電線の地中化に伴う共同溝施設作業などで求められている１工事区間の長距離化が容易のなる。
トンネル工事は通常２ないし３kmを１工区とし、工区毎に立坑を掘っている。しかし、コスト削減のため、最近は１工区を６km程度に長く、立坑を少なくして、作業のをスピードアップするという対策が採られている。そのためロコも高速で長距離輸送が可能なものが求められている。今回のプロジェクトでは、１工区が１０ないし２０kmでも使用できるロコの開発を目指している。
（日刊工業新聞９９年６月１日）
1. 日本ＧＭによるＦＣ技術広報資料
日本ＧＭは、ＧＭグループに於けるＦＣの開発状況を纏めた小冊子「ＦＣ広報資料（日本語版）」を発行した。アメリカＧＭは３０年前からＦＣの研究開発に取り組んでおり、同書ではＧＭグループによる開発の歴史と取り組み、およびそのメリットが分かりやすく解説されている。自動車メーカが発行した初の日本語による本格的な技術解説書である。現在ＧＭはドイツとアメリカの計３カ所に"世界代替動力源研究センター"を設けて、ＦＣＶの実用化を目指した開発研究を実施している。
（化学工業日報９９年５月１４日）2. ＰＥＦＣ膜の開発
上智大学理工学部の緒方教授と陸川講師等のグループは、Nafion膜に匹敵する特性を持ちながらも、価格が大幅に安いプロトン伝導膜を開発したと発表した。これは耐熱性が高く含水性を持つポリデンズイミダゾールの側鎖にアルキルスルホン酸を導入して製作された芳香族系膜で、従来のフッ素系膜に比べて安価な点に特徴がある。同研究グループはこれが、フッ素系膜を大きく上回るプロトン伝導性と共に幅広い温度範囲でも安定した動作を示すことを確認した。より具体的には、スルホン酸基にブタンスルホン酸を導入したものは、 ３０?８５℃の範囲においてNafion 115に比べて１桁高い導電率を示し、又温度変化に対する安定性についてもNafion膜の２倍以上の性能をもつことが確認された。陸川講師は「開発した膜はＰＥＦＣの電解質として充分な性能を持っている。フッ素系膜に比べて安価であり、今後機械的強度の改善を図っていきたい」と語っている。
（化学工業日報９９年２月２２日）