摘 要：近年来，随着全球环保意识的提高，氢能利用技术作为实现碳中和的关键技术之一备受关注。其中，尤其是汽车、巴士和固定式发电用燃料电池的进一步普及和更广泛的应用备受期待。东芝能源系统株式会社正在开发一种纯氢燃料电池系统。关于固定式燃料电池系统H2Rex™的100kW模型，与目前的第二代模型相比，最新的第三代模型体积缩小40%，成本降低67%。为实现MW级的大规模应用，东芝能源系统开发出一种集中运行多个100kW系统的多MW模型，并已通过实证试验证明该模型可高效运行。为了扩大该模型的用途，东芝能源系统正着手开发一种用于大型运输工具的燃料电池模块H2Rex™-Mov，目前已完成船舶用机型的基本设计。
1、引言
国际上对全球变暖和气候变化等的环境意识进一步提高。近年来，为实现CO2净零排放的碳中和目标，各国纷纷制定相关战略和路线图，并发表加速绿色相关技术开发的目标和方针，包括扩大可再生能源和电动汽车的普及、对氢和碳进行再循环等。氢能不仅可以减少CO2排放量，而且有望实现能源供应结构的多样化。在日本制定的“2050年碳中和绿色增长战略”中，氢能在发电、运输、工业等广泛领域的利用备受期待，且作为推进碳中和的关键技术之一备受关注。
东芝能源系统为通过可再生能源和氢的利用，实现可持续的氢能社会，正在致力于开发制氢技术以及储存和有效利用制得氢的技术。作为氢能利用技术的应用，该公司正在进行纯氢燃料电池系统H2Rex™和H2Rex™-Mov的开发与制造。
本文将介绍以下内容：以促进普及为目标的固定式燃料电池系统H2Rex™——100kW机型的第2代模型的引入实绩；以小型化、简单化、低成本化为目标而开发的第3代模型的优点；以及MW机型的最新开发情况，其中，MW机型的目标是实现大规模应用，其通过将100kW机型模块化为一个单元，并组合多个100kW机型而成，可以扩大输出功率。
另外，为扩大燃料电池的用途，东芝能源系统已开始开发燃料电池模块H2Rex™-Mov，以应用于船舶、铁路、建设机械等大型运输工具，这些应用需要高耐久性，而高耐久性是该公司生产的固定式燃料电池的特点，因此本文中也对该模块的概况进行了说明。
2、100kW机型的第二代模型的引入实绩
关于100kW机型，其第一代模型于2016年上市，由于其发电容量大，因此供给对象是工厂和酒店等商业设施。第二代模型即现有模型于2018年进入市场。该系统的发电效率为50~55%LHV、综合效率高达95%，耐久性为世界最高水平的8万小时，与第一代模型相比，尺寸降低42%，成本降低40%。
图1示出第二代模型的标准模型和安装在福岛县AZUMA综合运动公园（福岛市）的模型。AZUMA综合运动公园内的100kW机型已于2020年6月开始发电。其外部颜色设计为与周边的设施和树木等相协调的颜色。利用储存量为2700m3的拖车，从全球最大的可再生能源制氢系统——福岛氢能研究基地（FH2R）每月向该机型运送2次氢气。本次，通过将FH2R制备的氢气用于H2Rex™的发电，实现了福岛县内制氢、储氢、运氢和用氢这一系列的供应链。发电产生的电力用于AZUMA综合运动公园体育馆的照明和空调，发电过程中产生的热量用于烧水。除了可以根据需要从H2Rex™附近的水龙头供应温水外，还可作为事业持续计划（BCP）的对策，利用应急发电机的电力进行发电，为特定的负载提供电力以实现独立运行(1)。
图1. H2Rex™的标准模型（第二代）和位于AZUMA综合运动公园的模型
位于AZUMA综合运动公园的模型以100kW机型的标准模型为基础，外部面板采用与安装场所周边环境相协调的色调设计。
3、第三代100kW机型的开发
目前正在开发比第二代模型体积更小且成本更低的第三代模型。
图2示出100kW机型的开发过程以及成本和尺寸的比较。
