摘 要：三菱动力株式会社（以下简称“三菱动力”）正在开发一种可高效发电的固体氧化物燃料电池（SOFC：Solid Oxide Fuel Cell）系统，以实现2050年的脱碳社会。由SOFC和微型燃气轮机（MGT：Micro Gas Turbine）组成的混合系统，经过250kW级系统的实证后，正在向市场推出。三菱动力计划继三菱地所株式会社丸之内大厦、株式会社安藤·间技术研究所（氢利用）、朝日啤酒株式会社茨城工厂（沼气利用）之后，于2021年首次交付海外——德国天然气与热能研究所（GWI：Gas- und Wärme-Institut Essen, e.V.）。同时，三菱动力还在开发应用MGT的MW级系统，并尝试将该系统应用于大崎CoolGen项目的煤气化燃料电池复合发电。此外，三菱动力还在推进使用涡轮增压器（TC：Turbo Charger）代替MGT作为空气供应源的改良型系统的开发。TC系统采用由两段SOFC组合的级联系统，有望提高部分负荷效率。该TC系统计划于2021年进行实证试验。
1、前言
为了抑制全球变暖，实现可持续的地球环境，各国都制定了快速向脱碳化能源系统转变的目标，同时将其作为战略性产业政策，加速脱碳化运动。日本也宣布将在2050年实现碳中和和脱碳社会。为了实现脱碳社会，在由大规模集中电源构筑的成熟电网中，引入高效分布式电源和可再生能源，确保安全、稳定供应、经济、环保，确立合理的能源组合十分重要。在确立能源组合时，不去控制可再生能源的剩余电力，相反通过P2G（Power to Gas）将其转化为氢气，并与蓄电结合进行运用；此外，CO2捕集和封存技术CCS（Carbon dioxide Capture and Storage），以及将捕集和封存的CO2加以利用的CCUS（Carbon dioxide Capture, Utilization and Storage）都被看作是有效手段。近年来，地震、台风、暴雨等灾害频发，对电源安全的需求提高，因此确保BCP（Business Continuity Plan）和电网韧性也变得十分重要。
三菱动力正在开发应用SOFC的商用燃料电池系统——“MEGAMIE”。SOFC还可以通过逆向操作来电解水蒸气以生成氢气，是一种能够助力实现脱碳社会的有效应用。目前，正在向市场推出将SOFC和微型燃气轮机（MGT）组成的250kW级混合系统，同时，正在开发一种有望提高部分负荷效率等可操作性的涡轮增压器（TC）系统。此外，受日本国立研究开发法人新能源产业技术综合开发机构（NEDO）关于燃气轮机燃料电池复合发电（GTFC：Gas Turbine Full Cell）开发的委托，三菱动力正在将该基本技术应用于大崎CoolGen项目（OCG：Osaki CoolGen）的煤气化燃料电池复合发电（IGFC：Integrated coal Gasification Fuel cell Combined Cycle）的开发。本报告将介绍MEGAMIE的开发状况。
2、MEGAMIE的构成
作为圆柱形SOFC发电元件的电堆结构如图1所示。在陶瓷基管的外表面形成进行发电反应的电池（燃料极/电解质/空气极的层压体），用电子导电性陶瓷连接体将各电池串联连接。数百个这样的电堆捆绑在一起形成