在能源资源匮乏的日本，研究人员正致力于利用氢能实现不排放二氧化碳（CO2）的“氢能社会”。东芝集团正在开发一种能够提供从制氢到储氢，以及利用氢能发电的燃料电池技术的整体解决方案系统。
参与其中的东芝燃料电池系统公司（株）正在开发和制造纯氢燃料电池系统“H2Rex™”，其拥有三种型号，发电容量分别为700W、3.5kW和100kW。此前（2018年9月，译者注）已在日本各地安装了5台大容量100kW型号，以满足各种氢能需求。另外，新一代100kW型号尺寸大幅缩小，实现了空间的节省和成本的降低。并且，研究人员正在基于此新一代100kW模型，开发输出功率进一步扩大的兆瓦（MW）级型号。
1、前言
在能源资源匮乏的日本，研究人员正基于“氢能基本战略”（1），致力于利用氢能实现不排放二氧化碳（CO2）的“氢能社会”。东芝集团正在开发利用可再生能源产生的氢能（以下简称为“可再生氢”）的技术。其中，东芝燃料电池系统公司（株）正在开发和生产纯氢燃料电池系统“H2Rex™”，作为可再生氢利用技术的一项应用。该系统包括三种发电容量：小型700W型号、面向小型企业的3.5kW型号和大容量100kW型号。本文将介绍以扩大普及为目标进行开发的100kW纯氢燃料电池的开发过程和引入实绩，同时将介绍目前正在开发的新一代100kW型号的特点，以及输出功率进一步扩大的MW型号的开发状况。
2、100kW型号的开发过程和引入实绩
东芝燃料电池系统公司（株）在2014年发布了应用家用燃料电池系统“ENE-FARM”技术的700W小型燃料电池系统；2015年发布了旨在用于小型商业和移动体的3.5kW级型号；并且，2016年开始提供适用于工厂、酒店、办公室等设施的100kW型号（图1）。
图1.H2Rex™ 系列
拥有三种容量不同的型号，以符合不同的用途。
三种型号都具有95%LHV（注1）的系统综合效率、50～55%LHV的高发电效率，以及8万小时的世界最高（注2）设计耐久性。此外，利用PEFC（固体高分子型燃料电池）可在低温下运行的优点，能够在几分钟内完成启动停止，还可以灵活切换每天的启动停止运行和连续运行。
（注1：低位发热量标准。以发电量与发热量之比计算发电效率时，发热量中不包含水蒸气的冷凝潜热的计算条件。） （注2：2018年6月。东芝调查。）这些氢燃料电池系统已获得商标——H2Rex™，该名称来自通过氢能（H2）的反应（React）产生电能，并穿插（X）进入人们生活的想法。外观以白色为基调，以黑色为点缀，代表氢的未来性和环保性。这种100kW型号的设计在公益财团法人日本设计振兴会主办的Good Design奖中获得了2017年度燃料电池领域的Good Design奖。
由于发电容量大，100kW型号被引入加氢站和酒店等商业设施，以及日本环境省推进的“区域合作 · 低碳氢技术实证项目”中氢供应链的实证试验等。迄今为止共制造了五台，安装于包括北海道在内的日本各地。
图2为首次交付运行的100kW型1号机的示例，其安装在山口县周南市的周南游泳俱乐部内。这台100kW设备作为环境省的区域合作·低碳氢技术实证项目之一，由德山株式会社运营。使用电解槽分离盐水制造烧碱（NaOH）工艺的副产物氢作为燃料提供给燃料电池。燃料电池产生的电用于提供设施照明等电力需求的一部分，产生的热被用作游泳池淋浴等的热水热源。
图2.利用高纯度副产物氢发电的示例
100kW型的1号机，利用烧碱制造工序中生成的高纯度副产物氢气发电。