固定式家用PEFC（Ene-Farm）

1、 前言

日本松下株式会社此前与东京瓦斯株式会社共同开发了固定式家用燃料电池“Ene-Farm”（以下，称为“Ene-Farm”），并于2009年开始面向独立住宅进行一般销售。此后，还面向寒冷地区和集体住宅，发售了可使用LP燃气的机型，扩大了产品阵容。此外，该燃料电池还远销欧洲。本文介绍了2019年4月发售的面向独立住宅的Ene-Farm的产品规格和开发内容。

Ene-Farm是一种利用城市燃气、LP燃气等，通过化学反应同时生成“电”和“热水”的家用热电联产系统，由燃料电池单元、热水存储单元、备用热源机构成。Ene-Farm的构成如图1所示。燃料电池单元由以下四部分构成：

①  使用城市燃气等与水蒸气反应生成氢气的燃料处理装置

②  使氢气与空气中的氧气反应产生直流电能和热能的电堆

③  将电堆中产生的直流电转换为家用交流电的逆变器

④  回收电堆和燃料处理装置生成的热能的热能回收装置

在④中回收的热可以用来烧热水并储存在热水存储单元（⑤）中，可用于热水供应和泡澡。如果热水短缺，则在加热泡澡水或使用暖气时，启动备用热源机（⑥）。由此，因Ene-Farm在使用能源时直接发电，所以不会产生输电损耗，可以最大程度地利用发电过程中产生的热，因此其不仅是一种能够高效利用能源的分布式电源，还是一种十分环保的产品。

图1   Ene-Farm的工作原理

Ene-Farm采用了两种类型的燃料电池。各类型的比较如表1所示。

固体高分子燃料电池（PEFC）的启停顺畅，并且可以根据电力需求的变动灵活调整输出，适用于分布式电源和汽车；固体氧化物燃料电池（SOFC）具有出色的发电效率，适用于替代火力发电站等大规模电源。松下采用的是PEFC类型，并在世界范围内率先开发了家用燃料电池系统。由于上述特性，PEFC作为小规模家用分布式电源具有出色的综合效率。在以下各节中将对其具体事例进行说明。

如图2所示，自2009年开始销售以来，松下已经开发了6代产品。

图2   松下开发机型的变迁

在产品开发方面，松下一直以来都十分重视低成本化、小型化、高耐久性这3点。如图3所示，通过对主要部件——燃料处理装置和电堆进行不断改良，与第1代相比，最新的第6代中其性能得到了大幅改善：成本降低了1/4，产品重量和安装空间降低了1/2，发电寿命提高了2倍。特别是在电堆开发中，通过优化催化剂的配方和涂布量，昂贵的铂的用量减少至原来的约1/6。

图3   产品开发的重点

近年来