摘 要：三菱动力株式会社正在开发一种联合发电系统，该系统将可在高温下工作的固体氧化物燃料电池（SOFC）与燃气轮机等其他发电系统相结合而成。该SOFC系统被命名为“MEGAMI”。三菱动力已在九州大学、东京瓦斯、丰田、NGK特殊陶业和大成建设等公司的各种运行环境下进行了示范测试，以实际应用MEGAMIE。通过这些示范结果，MEGAMIE被成功引入三菱地产、安藤･间和朝日啤酒。三菱动力以低碳、脱碳和适应力为关键词，将SOFC发电系统“MEGAMIE”定位为一项有效技术，并希望能稳步建立该技术进而促进其早日商业化。此外，鉴于沼气等未利用能源和氢混合发电等燃料的多样性，三菱动力希望通过提供满足世界需求的灵活能源解决方案，为可持续发展的环境社会作出巨大贡献。
1、前言
为了在减少二氧化碳排放量以抑制全球变暖的同时，保证现代社会充足且稳定的电力供给，有必要在由集中电源构筑的先进电网中，保质保量地最佳组合高效分布式电源和可再生能源等新能源。
此外，关于日本的最终能源消耗，商业･工业领域占比60%以上，在该领域中引入高效燃料电池是改善日本能源状况以实现社会低碳化发展的主要手段之一。
关于家用燃料电池系统（Ene-Farm），固体高分子燃料电池（PEFC）系统于2009年投入市场，固体氧化物燃料电池（SOFC）系统于2011年投入市场。关于商业･工业领域的燃料电池，于2017年投入市场、具有高发电效率的SOFC系统备受关注。
从数100kW级的中容量分布式电源到集中电源用的燃气轮机燃料电池联合发电（GTFC）和煤气化燃料电池联合发电（IGFC）的广泛输出范围，三菱动力着眼于有望实现高效率的燃料电池，致力于开发可以使用城市燃气和液化天然气（LNG）以外燃料的SOFC系统。
本文将介绍三菱动力迄今为止的SOFC开发状况、在日本国内的安装例以及未来展望。
2、SOFC系统的结构
2.1 圆柱形SOFC的结构
三菱动力采用圆柱形SOFC的电池堆（图1）。在作为结构部件的基管的外表面形成进行发电反应的电池（燃料极/电解质/空气极），通过由电子导电陶瓷构成的连接器将电池串联连接。基管的表面由燃料极、电解质、空气极、连接器的性质和热收缩率等不同的材料构成，但是通过整体烧结，降低了制造成本，并且通过增强构成材料之间的粘合性，提高了性能和耐久性。
通过捆包多个电池堆，形成具有数kW～数10kW电输出的电池盒，并根据所需的电容量将多个电池盒集中放入压力容器中，从而形成模块。目标是通过采用这样的层级结构，实现将安装和维护性考虑在内的系统化。此外，可以根据电池盒的数量或模块的数量来调整电输出，因此可以满足所需的广范围电输出要求（图2）。
固体氧化物燃料电池SOFC*电池堆（圆柱形）
图1 圆柱形SOFC电池堆
图2 SOFC发电系统的结构
2.2 系统体系
图3示出了三菱动力SOFC发电系统的概略图。该系统通过在微型燃气轮机（MGT）上游结合SOFC而得，输入燃料的化学能在SOFC和MGT两级中级联使用，并尽可能地转换为电能，因此可以构建高效的发电系统。
由于该SOFC安装在MGT燃烧器上游的高压部上，并在约900℃的高温下运行，因此开发并采用了一种全陶瓷制坚固结构的圆柱形SOFC。此外，通过在废气系统中安装废热回收设备，形成供给蒸汽或温水的热电联产系统。
