50年後の溶融炭酸塩形燃料電池（MCFC）

摘要

50年先のイメージは、50年前の今への視点から考えると分かりやすいかもしれない。50年前の燃料電池はアポロ宇宙船などに搭載され宇宙空間での利用となる特殊用途であり、身近なものになるとは考えられなかった。現在、家庭用コージェネレーションシステムや自動車などで燃料電池を普通に見ることができ、大きく進展していると実感できる。この50年間で大きく注目されてきた課題は化石資源の枯渴と地球温暖化であろう。その対策としての燃料電池の意義づけがこれまでの技術開発を推進してきたと言える。温暖化効果ガスの排出量低減対策として化石資源の使用抑制の方向もあり、地球温暖化対策は持続的社会発展のための重要な課題となっている。この課題は世界的にもそれぞれの国の立場から対策が講じられている。これは大きな課題であり、今後数十年の長期にわたる対応が必要と思われる。これまでの定性的議論ではその進行度合いおよびその影響がそれぞれの立場に加え利害関係もあり異なって捉えられてきた。その中で地球温暖化が引き起こす自然災害の発生リスクについても指摘されてきたが、近年の気候状況をみると予想を上回る災害が発生している。このため地球温暖化対策への正面からの取り組みが求められている。さらに、限りある化石資源を有効に利用し、地球 温暖化対策への対応を講じながら増加する電力需要に見合 う継続的な電力供給のための高効率な発電技術として、分散型発電システムの中小規模から火力代替の大規模発電システムまで対応できる溶融炭酸塩形燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell：以下MCFC）が上げられる。600-650 °Cの温度域で動作させるMCFCは燃料となる水素と酸素を電気化学的に反応させて、水の生成とともに、電気と熱を同時に生成する反応を基礎としている。生成物が水のため、環境調和性に優れるとともに、高温作動での速やかな電気化学反応の進行により、高い発電効率の実現が可能となる。さらに、未反応燃料ガスを含む高温排ガスを熱とともに回収し、排ガスをガスタービンへ供給するシステムの設計も可能で、これによりさらなる高効率化が期待できる。将来的には先に示したように、小中規模から火力代替の大型発電システムまでの可能性をもっている。