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日本燃料电池最新动态（连载一）

2019/10/16 12:04:251304

国家政策 日本内阁制定了新的发展战略和能源基本计划。根据这一政策，经济、贸易和工业省开始完善“新能源先进技术计划(New Energy Advanced Technology Program)”。这项计划的目的是应对世界范围的能源安全和全球环境问题，掌握世界上最先进的技术，使日本增强竞争力。高速公路运输系统（ITS）、燃料电池汽车（FCV）、电动车（EV）、插电式混合动力车（PHV）等被指定为先进技术的主要领域。日本新能源产业技术开发机构 (NEDO)在2010年6月10号宣布它开始了在美国新墨西哥州的智能电网示范项目，并确定了承办商。项目时间至2013年财政年度结束，总预算约为30亿日元。在该示范项目中，NEDO将建造一批装备有太阳能电池、储能电池和智能仪表等设施的智能住宅，这些住宅将会与普通住宅作对比。在这些能够独立运转的房屋旁边，建有热电联产装置和燃料电池等，它们在与电网分离后会被进行测试。 地方政府政策 佐贺县决定开始开发新一代太阳能电池和燃料电池。该县在2010年6月15日启动了固体氧化物燃料电池（SOFC）研究小组，在6月18日开始了下一代太阳能电池的开发。通过使用其主产业技术的陶瓷核心技术，佐贺县将开发电池的主要部件，以促进将来产业的发展。SOFC将被开发成一种能够利用家畜粪便的小型固定式系统。高性能陶瓷的大规模生产技术对电池来说至关重要，明町等地的精细陶瓷制造商的技术将得到充分利用。 SOFC的发展 日立造船有限公司决定开始在工厂和大型建筑中安装大型SOFC的业务，持续到2014年。通过与芬兰的一家发动机制造商--瓦锡兰（Wartsila）合作（日立公司在船用发动机和发电机方面与该公司已有合作关系），日立公司计划向那些希望通过开发能量效率为50-70%的FC以降低ＣＯ２排放。该公司已制定了在２０１４年前开发出５０ｋＷ级、效率为５２％的ＦＣ的策略，它也将完成开发最先进的实验型ＳＯＦＣ。电池的主要部件将由瓦锡兰公司完成，而日立公司负责包括热电联产系统在内的整个系统。日立公司已为日本与瓦锡兰公司签订了ＦＣ合同。 PEFC基础技术的发展 九州大学和Spring-8合作组成的研究小组在2010年5月30日宣布，他们研制出了“面向多孔纳米晶体薄膜”，这种材料可望作为ＣＯ２回收利用研究和ＦＣ中的电极催化剂。这种薄膜是一种多层的格状多孔金属络合物（ＭＯＦ），每层的厚度约为１０Ａ。在活性炭中，吸附位置是不规则排列的，所以各处气体分子的渗透率也是不规则的。研究小组领头人、京都大学教授北川教授说，这种新制的催化剂通过规则堆积制成，所以相同面积吸附位置的分布就同立方方格钢架一样，因此，电子和分子可以很容易发生迁移。这种材料吸附点的面积是可以控制的，而且它还具有允许特定分子渗入的特性。北川教授说，这种材料预计十年后会真正得到使用，且有可能用来解决环境和能源问题。九州大学的古川教授、旭化成化工公司的研究员木下先生以及他们的研究小组开出发了一种新的电极催化剂，这种催化剂是一种具有催化活性和混合导电率的多孔材料。他们还宣称他们成功地进行了理论阐释。由于这种新材料具有电子和离子的混合导电率以及催化活性，它能解决PEFC电极、聚合物电解质和催化剂三相共存所带来的问题，因此可以实现制造不含铂的背面无金属催化剂。另一方面，这种材料还使我们能够大力推广燃用生物乙醇的FC系统。京都大学的北川教授在基础研究中发现，多空金属络合物可从两个方面考察，即乙醇吸附性和氧化性。在室温下每0..8个铜分子可观察到有2个铜原子。有了多孔材料，在贵金属催化剂的作用下能量的获得可以在低电位实现。可以说，有了这种无铂材料，就可以开发出高效率的电极。 家用燃料电池系统（Enefarm）和能源系统产业 NF公司到2011年11月，NF公司将开发出可再生直流电联合系统，可以用来控制联接直流电系统的太阳能发电、风能发电和FC以及电解水和锂电池。有了这种系统后，各种直流电源、电池和直流负载会各自连接到一台直流/交流转换器上，而且电力公司供应的电和交流负荷也会与直流/交流转换器连接。借助这种网络，可以通过改变电力来源以使电力由能源富足的地方输出。使用这种系统后，可再生能源会被优先使用，电力供应会保持在400伏。筑波大学的石田教授将会在无碳中性分散能源系统中使用上述系统。仙台市仙台市民用煤气科决定支持Enefarm的推广。被生产商指定的公司从2010年6月1日开始销售Enefarm，煤气科支持这种推广。这项推广涉及到东芝FC系统的FC和ENEOS Celltech公司所确定的民用煤气规范。在仙台市的上一个财政年度，有10套检测器被安装进住宅并在冬季的运转中进行了检查。今年，煤气科会直接接受预订，而且目标是安装30套。日本石油公司日本石油公司2010年Enefarm的销售目标是1500套，而且还打算将它们与太阳能电池一起作为双发电系统出售。系统非常智能化，每套系统的运行时间都不一样，在安装之后，这种系统能记录总发电量和热水消耗量，且数据能累计2至3周。通过这些数据，每套系统都能计算出自己的运行时间并自动运行。所以这种设备的成本能够得到降低。 2010年6月8日，日本石油公司宣称他们已在Gujou市的一座名为Crank Hirugano的商业大厦里安装了一套能源系统，该系统包括太阳能电池（3.2kW）、FC（0.75kW）、热电联产（4.5kW）和蓄电池（14kWh）。他们还安装了一套该公司开发的Soene监控系统，该系统能将能用电量和热水消耗量显示在一台显示器上，以使能量可视化，并收集了相关数据并对能耗和CO2降低率进行了分析。大阪煤气有限公司大阪煤气有限公司在2010年5月31日宣布，智能能源住宅推广组（Smart Energy House Promotion Section）将会于2010年6月1日在工程部成立。这个部门将制定建造优化能源利用的实验性房屋的计划并会进行示范验证，在大阪市的西岛试验基地和奈良县的Ojimachi建造实验性房屋。在这些住宅里，由SOFC和太阳能电池组成的双发电机将与锂离子电池一起工作。这些将于2010年1月建成，项目成员会在2014年3月住进这些住宅以评价基本技术和运行成本。大阪煤气公司在与积水建房公司合作下，在开始的一年之内销售了1386套Enefarm，第二年的销售目标定为1700套。丰田汽车集团丰田集团开始了建造生态友好型房屋的业务。包括日本电装、爱信精机和丰田工业在内的九家公司共同投资在名古屋市兴建丰田大厦，它们还将合作研究CO2的减排技术。它们将会开发一种依靠太阳能电池和FC发电的系统，这种系统还能为插电式混合动力电动车和EV充电。爱信精机制造FC，而丰田工业公司生产充电器。因此它们积累的技术都可以得到利用。太阳能电池产生的电能可以为汽车蓄电池充电，也可以用来调节该地区的能源需求。富士通富士通公司和富士通系统支持公司在2010年6月14日宣布，它们已为ENEOS Celltech公司（群马县）完成了Enefarm的生产管理系统。这种系统能通过制定产生管理和设计之间的衔接而使产品从开发到装运的时间得到缩短；还可以通过处理订购和批量生产而制定灵活的生产管理。 LPG行业部门 LPG行业开始大规模购买家用FC。在从2010年开始的未来3年，LPG商家将会购买27000套FC，并自己使用。然后它们会向它们的用户宣传FC的优势，从而使FC推广的基础得到升级。进而它们能与那些电力公司所倡导的电气化展开竞争。（日本经济新闻社 2010.6.21）大和房屋公司该公司在2010年6月23日宣布，它将在6月开始一座装有锂离子电池住宅的示范项目。在这种住宅中，太阳能电池中过剩的电能会被储存，夜间产能的电能也会被储存。通过示范，住宅必备的功能等会得到验证。这种房屋的销售预计会在2011年春季开始。名为“SMAxEco HOUSE”的实验型住宅建在春日部市、琦玉县和名古屋市等地的展示点，这些房屋都采用了6kWh的锂离子电池。大和房屋公司对建造在琦玉县的住宅进行了电气测试，而名古屋市的Enefarm已在使用。他们预计，与普通住宅相比，这种住宅照明和取暖的费用将会降低102%。