专栏：Fuel Cells in 2070 | 50年后的熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）（1）

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摘要：熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）是在1981年至2004年日本月光计划和新阳光计划中进行开发的。在这些计划中对MCFC发电系统的中型试验设备进行了演示。MCFC是一种优异的电化学装置，在600-650℃的温度下运行时具有很高的效率，理论效率可能低于60％。未来，需要清洁且可持续的发电技术。电池组件和加工技术的替代材料有望实现MCFC的耐久性。MCFC有望成为减缓全球变暖的技术。

关键字：燃料电池，熔融碳酸盐，耐久性，发电，电解质，构成材料，MCFC系统

1、前言

关于50年后的景象，以50年前展望现在的视点来看，可能会比较容易理解。50年前的燃料电池主要搭载在阿波罗宇宙飞船等上，用于宇宙空间的特殊用途，完全无法想象50年后的今天能成为日常随处可见的东西。现在，在家庭用热电联产系统和汽车等中都可以看到燃料电池，真的是可以切身感受到燃料电池的巨大发展。在这50年间，化石资源的枯竭和全球变暖问题备受关注。而燃料电池作为该问题的解决方案极大地推动了迄今为止的技术开发。为了减少温室效应气体的排放量，抑制化石资源的使用，研究全球变暖的对策已经成为可持续社会发展的重要课题。

全球范围内各个国家都在为应对全球变暖进行研究，而且可能还需要今后数十年的长期研究。关于目前为止的定性讨论，由于各自的立场和利害关系不同，人们对全球变暖的进展程度和影响持有不同的观点。其中，也曾有人指出全球变暖有可能引发自然灾害，但是从近年来的气候状况来看，全球变暖引发的自然灾害完全超出预想。因此，需要积极采取措施应对全球变暖。

其中，熔融碳酸盐燃料电池（以下，简称“MCFC”）作为一种可连续发电的高效发电技术，可以满足在有效利用有限的化石资源，并采取措施应对全球变暖的同时而不断增加的电力需求，而且可用于中小型分布式发电系统和代替火力的大规模发电系统。在600-650℃的温度范围内工作的MCFC使用氢气和氧气作为燃料进行电化学反应，在生成水的同时，生成电和热。由于产物为水，因此具有优异的环境协调性，而且在高温下工作时电化学反应迅速，因此能够实现较高的发电效率。此外，为进一步提高效率，还可以设计出一种系统，在回收包括未反应燃料气体在内的高温尾气的同时，将废气供应给燃气轮机。如上所述，未来，MCFC有望应用于中小型发电系统和代替火力的大型发电系统。

MCFC技术的开发是在1981年-2005年的月光计划和新阳光计划的节能技术开发的一环——分布式发电设备的开发中进行的。在该项目期间，燃料电池技术开发取得了飞跃性的技术发展，之后，以汽车用途和家用热电联产用途为主要开发目的，因此，适合于这些用途的固体高分子型燃料电池的研发成为了主流。虽然MCFC不是十分符合近年来的开发目的，但是与MCFC开发时相比，目前研究全球变暖对策变得更加紧迫，而且MCFC被认为是未来必不可少的技术，如果将其看作为“50年后的燃料电池技术”，那么在应对全球变暖方面MCFC将是更为有效的技术。