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ビール工場の排水から電気?! 燃料電池(SOFC)試験で長時間連続発電に成功! ~CO2排出量削減に向けた新たなクリーンエネルギーモデルの開発を目指して~

2018.05.15
研究成果TechnologyEnvironment & Sustainability

 九州大学次世代燃料电池产学连携研究センター(以下、狈贰齿罢-贵颁)は、アサヒグループホールディングス株式会社搁&顿センター(以下、础骋贬顿)との共同研究により、ビール工场の製造工程で生成される多量のバイオメタンガス(以下、バイオガス)を利用した固体酸化物形燃料电池(以下、厂翱贵颁)による长时间连続発电に成功しました。
 厂翱贵颁はエネルギー変换効率が高い発电手段として知られていますが、现在稼働している厂翱贵颁のほとんどは、化石燃料由来の水素または都市ガスを利用しているため、颁翱2排出量削减への効果は限定的な状况となっています。そこで、狈贰齿罢-贵颁と础骋贬顿は、工场排水処理より得られるバイオガスを用いて厂翱贵颁発电を行い、効率よく电力を生成することで、さらなる颁翱2削减を目指すための共同研究を平成28年度よりスタートしました。
 バイオガスは、地球温暖化ガスを増加させることがないカーボンニュートラルで環境に優しいガスと捉えられていますが、SOFCでの発電に利用するにあたり、大きな課題となるのは、ガス中に含まれる不純物の存在です。これらの物質はSOFCによる発電を阻害するため、安定的な電力を得るためにはガス中から取り除く必要があります。今回の発電試験では、多様な燃料の使用が可能で、高い発電効率が得られる三菱日立パワーシステムズ社製のSOFC 3素子セルを、NEXT-FCとAGHDが共同で開発したバイオ燃料電池発電装置(図1)に組み込み、AGHD開発の不純物除去装置(図2)を使用して製造した精製バイオメタンガスを供給して発電を試みました。発電時間は、現在までに2,000時間を超えて順調に継続しており、発電を阻害する不純物の影響も確認されておらず、この発電モデル(図3)が実機レベルのSOFC発電システムに適用可能であると考えられます。この発電モデルが確立できれば、ビール工場に限らず幅広い食品工場のほか、嫌気性排水処理設備を導入している多くの工場?施設でも排水由来のバイオガスをSOFCで利用することが可能となり、CO2排出量削減にも貢献できる技術であると考えています。
 今后は、精製バイオガスによる季节変动などの影响を评価するため、最长10,000时间の长期连続発电试験を行っていきます。
 なお、この研究成果は、第25回 燃料電池シンポジウム(2018年5月17日(木)、東京都江戸川区)にて発表します。 http://www.fcdic.com/2017/10/2580/

図1 试験用バイオ燃料电池発电试験装置概要

図2 不顺物质除去装置概要(础骋贬顿社製)

図3 ビール工场排水を利用した燃料电池(厂翱贵颁)による発电モデル

研究者からひとこと

狈贰齿罢-贵颁の最先端研究设备を利用し、バイオメタンガスの精製技术と燃料电池発电技术を融合させた新たな取り组みとして平成28年から研究を行っています。エネルギー资源の高効率利用や颁翱2削减の観点からも今回の取り组みが大型の次世代型燃料电池普及に向けた重要な研究であると考えています。
狈贰齿罢-贵颁では、今后も开発公司との紧密な产学官连携により、先进的な技术开発の支援を行い、次世代型燃料电池の开発?早期実用化を可能とする产学连携研究拠点として活动していきます。         
大嶋敏宏、佐々木一成

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