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日立マクセル、水とアルミニウムから水素を取り出す10W級燃料電池を発表

2006年04月24日 16時24分更新

文● 編集部 小西利明

開発された燃料電池システム(左)でノートパソコンを駆動している様子 モジュールの構成部品。水素発生システム(左)、燃料電池セル(中央)、回路とリチウムイオン電池などで構成されている
開発された燃料電池システム(左)でノートパソコンを駆動している様子モジュールの構成部品。水素発生システム(左)、燃料電池セル(中央)、回路とリチウムイオン電池などで構成されている

日立マクセル(株)は24日、水とアルミニウムの反応から水素を発生させる燃料電池の開発と、この燃料電池を利用した10W級のモバイル電源の開発を発表した。20gのアルミニウムと水で、ノートパソコンなら4~5時間の駆動が可能という。

日立マクセル 主任技師の西原昭二氏
日立マクセル 主任技師の西原昭二氏

現在の燃料電池システムは、水素をボンベや水素吸蔵合金に貯めたり、メタノールを原料に水素を取り出す(直接メタノール改質形燃料電池、DMFC)といった方法で水素を得ている。それに対して今回発表された燃料電池では、水とアルミニウム微粒子を反応させると水酸化アルミニウム(AL(OH)3)と水素が発生する原理を利用して、水素を取り出す固体高分子形燃料電池(PEFC)となっている。水+アルミニウムの反応による水素発生については、室蘭工業大学の渡辺正夫教授の研究を元に、同社が独自に開発したアルミニウムの微粒子化プロセス技術によって、1gのアルミニウムから1.3リットルの水素を発生させることが可能になったという。燃料電池システムの概要について説明を行なった同社 主任技師の西原昭二氏によれば、渡辺教授の研究では実際の水素発生量が理論値の6割程度に止まっていたが、今回開発された手法により、理論値の95%以上の水素発生量を実現したという。



モジュールの構造。水とアルミニウムを入れたカートリッジを含む水素発生システムが、燃料電池セルに水素を供給する 実際のモジュールの写真。水をアルミニウムカートリッジに送り込むには、超小型ポンプを使用している
モジュールの構造。水とアルミニウムを入れたカートリッジを含む水素発生システムが、燃料電池セルに水素を供給する実際のモジュールの写真。水をアルミニウムカートリッジに送り込むには、超小型ポンプを使用している

水素吸蔵合金やボンベを使用する場合は、いかにして水素を充填・保存するかが問題となる。またメタノール改質型では、250~300度で動作する改質器が必要となる。これらに対して水+アルミニウムの反応による水素発生では、室温での動作が可能で水(水道水でも可能とのこと)とアルミニウム粉末から水素を取り出せるため、低コストでかんきょうにもやさしいとしている。アルミニウムについては微粒子化して使用するため、金属製造や金属加工で生じるアルミニウム廃材を原料として転用も可能という。

また燃料電池側も、膜-電極接合体(MEA)を独自に開発。磁気テープ製造の“分散・塗布技術”のノウハウを応用することで、電極構造を最適化して、室温で280mW/cm2の出力密度を達成したという。同社が開発したDMFCと比較した場合、5倍の出力を実現しているという。

上述の水素発生システムと燃料電池を組み合わせて開発された燃料電池システムを用いて、同社では10W級の電源ユニットを開発した。出力は定格10W、最大20W。ノートパソコンを4~5時間駆動させることが可能という。今後はさらにユニットの小型化とエネルギー密度の向上を進めて、現在の70%の体積でリチウムイオン電池と同等のエネルギー密度を可能にすることを目指す。

現在の10W級モジュールと、開発中の小型10W級モジュールのイメージ図。体積で70%の小型化を目指す 小型10W級モジュールのサンプル。手前の名刺大のカードと比べると、その小ささがイメージできる
現在の10W級モジュールと、開発中の小型10W級モジュールのイメージ図。体積で70%の小型化を目指す小型10W級モジュールのサンプル。手前の名刺大のカードと比べると、その小ささがイメージできる

今回発表された燃料電池システムは具体的な商品化の予定があるわけではなく、むしろこのシステムを発表することにより、これを使った応用製品の提案を期待すると、同社執行役専務 CTOの谷口富蔵氏は述べた。また応用分野も携帯電話機やノートパソコンのような小型機器ではなく、10~100W級の中型機器向けを想定しているという。その理由について谷口氏は、「携帯(機器)用に燃料電池が使われるというのは、私自身は非常に疑問視している」と述べ、同社も手がけるリチウムイオン電池のさらなる高性能化を挙げて、特殊用途を除けば携帯機器にはリチウムイオン電池のほうが優れるとの見解を示した。

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