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2018.02.23

燃料電池発電システムの高効率発電のための新しい制御方式-水素流量を計測しないで最高効率点を検出 水素消費量を23%削減 -(電気電子情報工学科 板子一隆教授)

電気電子情報工学科 板子一隆教授

水素消費量を従来方式比23%削減できる燃料電池発電システムを開発しました。この方式の採用により電源が遮断された現場や災害時などで電力を長時間供給できるようになります。太陽光発電や風力発電などと組み合わせることでより安定した電力の供給が期待できます。

燃料電池は水素を燃料として発電する装置です。この燃料となる水素は太陽電池などの自然エネルギーを利用した水の電気分解によって生成することができるため環境に優しく次世代エネルギーとして注目されています。

今回開発したシステムでは、水素使用量に相当する燃料電流と燃料電池の出力の比を求め、この値が最大となる燃料電池電圧を検出し、その値に追従させます。具体的には、燃料使用量に相当する電流値を算出しながら燃料電池電圧を変化させ、燃料電池の出力と算出した電流値の比率(出力燃料比)が最も高い最大効率点を約1秒程度と短時間で検出します。

30分から1時間ごとに定期的に検出し、常に最大効率点で動作させます。最大効率点検出時に水素使用量を計測しないので高価な水素センサを用いないので低コストでシステムを構成することができるのが大きな特長となっています。

夏場の一般家庭を想定した実験で、毎時水素使用量が21.5リットル(20ワット時)でしたが、従来の最大電力制御方式は同28.0リットル(同)で約23%の削減を確認しました。
従来の制御方式は燃料電池の出力電力が最大になるように電圧を制御していますが、燃料使用量は制御しておらず、無駄が生じていました。

本システムは、ポータブル電源、非常用電源の他、瞬時に最大効率点の情報を取得できるため、燃料電池自動車(FCV)におけるパワーコントロールユニットの水素消費抑制モードへの適用が期待されます。

この技術内容は、2月1日(木)、2日(金)に開催された川崎国際環境技術展2018(於:等々力アリーナ)で展示されました。


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