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燃料電池とは、水素と酸素を反応させ、水に変化させる過程で電気を発生させる電池です。
昨今注目される「水素社会」の実現おいて、水素活用方法の柱の1つとして、低炭素化への貢献が期待されています。
水素エネルギーは、利用時に二酸化炭素を排出しないクリーンさが特長です。
水素は二次エネルギーとして貯蓄が可能であり、エネルギー効率も高く、熱や電気として利用可能です。
水素製造時にエネルギーを要しますが、再生可能、未利用、余剰電力由来の資源を有効活用することで、低炭素社会の実現に貢献できると考えられています。
旭化成は、燃料電池を構成するスタック周辺部品向け材料として、変性ポリフェニレンエーテル樹脂 「ザイロン™ 500Ｈ」をご提案いたします。
500Ｈ
変性ポリフェニレンエーテル樹脂 ザイロン™ 500Ｈ以外にも、ご紹介可能な材料や、実績のあるグレード等がございます。
詳細は、下記よりお問い合わせください。
燃料電池では、燃料となる水素を外部から供給し、空気中の酸素との電気化学反応により取り出される電気エネルギーを電力として活用します。
原理的には、水の電気分解の逆で発電します。水素が燃料極（負極）に触れると電子を離して水素イオンに変化します。取り出された電子は燃料極から空気極（正極）へ流れることで電気が発生します。燃料極で発生した水素イオンは電解質を通り、空気極で電子を取り込むために酸素と化合し、水へと変化します。
燃料電池が発電を行う部品はスタックと呼ばれます。
スタックは、水素や酸素を流す流路を形成されたセパレーターと、MEA (Membrane Electrode Assembly)と呼ばれる触媒層と電解質膜とガス拡散層とシーリングも備えた電極接合体を組み合わせた「セル」を積み重ねる形で構成されています。
燃料電池は、使用されている電解質の違いにより4つの種類があり、それぞれ発電効率や運転温度等が異なります。
燃料電池の主用途は、モビリティ向けと定置型向けです。
ともに、普及に向けて官民一体の動きが活発になっており、今後の本格的普及機に入るかどうかの正念場となっています。
モビリティ用途では、燃料電池自動車 (FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle) とフォークリフトを含む商用車が中心となっています。
一般的に、コスト、水素ステーションの普及等のインフラの課題が残っており、まだ実用検討段階と言われていますが、フォークリフト等の商用車では既に普及し始めています。
フォークリフトの場合、工場や倉庫など限られた敷地内で稼働するため、インフラ課題の影響が少なくてすみます。また、FCEVでは数分間で長時間稼働に必要な水素を充填できることから、作業効率の向上に貢献しています。
フォークリフト以外でも、バスやトラックのような定点間を移動する大型商用車や、鉄道、船舶などへの応用も注目されています。
定置型燃料電池は分散型電源やバックアップ電源として家、工場、店舗、データセンター等に設置され、各所に電力を提供することが期待されています。
日本では、業務・産業用に対して家庭用燃料電池が先行しており、これまでに30万台以上が普及しています。各国と比べても先駆けて定置型燃料電池が普及していると言えます。今後も一層のコスト低減を目指すだけでなく、再生エネルギー発電の発電サイクルと組み合わせて電力系統の安定化に貢献する実証実験等が進められています。
これまで述べてきた通り、燃料電池は水素と酸素を元にして発電します。
そのため、大量の空気をスタックに運搬するコンプレッサー・水素循環ポンプ等の補機部品、ダクト、配管、継ぎ手等がスタックの回りに配置されています。
電子の授受に際して余計なイオンの存在は障害であり、トラブルを発生させるリスクとなるため、部品を構成する材料には、低イオン溶出性が求められます。
また、発生する水と熱に起因する加水分解や熱劣化を防ぐために、高温時の耐加水分解性等が材料に求められます。
