固定式燃料电池的开发动向分析

固定式燃料电池是将氢、甲烷等碳氢化合物转换为电能的电化学装置。燃料电池被用作分布式电源、备用电源、独立电源（离网电源），有时也用于电力公司的电力生产。这种固定式燃料电池不会排放颗粒物和氮氧化物（NOx），也不会产生噪音，其能量转换效率高于朗肯循环的火力发电系统。从脱碳化的角度来看，燃料电池今后有望促进低碳氢在制造业、家用以及商用电力市场的普及，与利用化石燃料的锅炉、发电机组形成竞争。在这样的背景下，固定式燃料电池受到了投资者和技术开发企业的关注。

固定式燃料电池共有5种，分别是固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、碱性燃料电池（AFC）。这些电池在电解质、化学反应、温度等方面存在差异，但与传统的伴随燃烧的方案相比，存在系统寿命短、资本成本高等共同课题。大部分低温型PEMFC研究都以移动用途为目标，因此本文中关于PEMFC的内容只列举了侧重高温型PEMFC（HT-PEMFC）的研究机构。

从图中可以看出，亚太地区的大型企业，欧洲、中东和非洲地区的研究机构，以及南北美洲的中小企业占据优势。关于地区间的差异，重要的不是技术开发企业的绝对数量上的差异，而是哪种企业类型更具有优势。在亚洲，汽车OEM制造商和日韩重工业集团长期从事燃料电池的开发和投产，在专利数量方面位居首位。但是，在欧洲的研究机构中，燃料电池研究的投资组合涉及广泛，学术论文也较多。在研究成果方面，中国研究机构的研究成果占有相当大的比例。南北美洲地区拥有众多中小企业，也有Bloom Energy、Fuel Cell Energy等资金筹措能力很强的上市公司。

SOFC的创新最为活跃，其由中小企业和研究机构带动。SOFC的效率高，燃料灵活，具有供给高温热和电能的能力，因此非常适合大规模热电联供和多用途应用。在固定式燃料电池领域的中小企业和研究机构中，有半数以上致力于SOFC的开发。学术界和中小企业对SOFC的关注度很高，也付出了很多努力。美国能源部的SOFC Program和欧盟的Horizon 2020 program等由政府机构资助的特殊研究项目也是造成这种局面的部分原因。

大型企业涉足固定式燃料电池的途径多种多样。例如，斗山集团（Doosan）在2014年收购了ClearEdge Power，成为全球最大的PAFC供应商。此外，2019年，康明斯公司（Cummins）通过收购水吉能公司（Hydrogenics）推动PEMFC的发展，在SOFC的开发方面也获得了美国能源部的资助。Phillips 66自主开发了SOFC，也受到了美国能源部的资金支持。浦项制铁公司（Posco）在遭受巨额损失后表明了退出MCFC业务的意向，但为了在韩国扩大电力公司的规模，从Fuel Cell Energy公司获得了MCFC的技术支持。