今年10月，全球首个新型家用燃料电池热电联产系统即将实现商品化。这就是吉坤日矿日石能源公司（以下简称JX能源）即将开始销售的使用固体氧化物燃料电池的“ENE-FARM”。
吉坤日矿日石能源即将于2011年10月开始销售的使用固体氧化物燃料电池的家用燃料电池热电联产系统。委托大日工业公司（Dainichi）制造。作为发电单元（左）心脏部位的电池组由京瓷公司提供。储水单元（右）由长府府制作所制造。
2009年5月，日本国内多家能源企业开始以统一品牌“ENE-FARM”，在全球率先销售家用燃料电池。此前的商品使用的都是固体高分子燃料电池（PEFC）。
燃料电池是以电解质为介质、把氢和氧结合生成水的反应所产生的能源转换为电力输出的“发电机”。利用“改质”工艺从城市燃气及液化石油气（LPG）中提取氢。从空气中获取氧。由于发电过程中的产生的热可用于热水供应，因此整个热电联产系统的能源利用效率可达到70～80％。
以东日本大地震引发的东京电力公司福岛第一核电站事故为契机，电力供求状况发生了非常大的变化。改进电源构已成大势所趋。从危机管理、稳定供应以及地球变暖对策方面考虑，积极采用分散型电源的趋势日益明显。
太阳能发电及风力发电等可再生能源自不必说，人们对同样是分散型电源的燃料电池的期待也日益高涨。
于是，新产品应运而生。
耐久性及可靠性已有眉目
即将实现商品化的固体氧化物燃料电池与以往的固体高分子燃料电池相比，具有以下特点：（1）发电效率较高，（2）电极无需使用铂等高价贵金属催化剂，（3）可减少改质器的部件个数，（4）可实现整个系统的小型化等。额定输出功率为700W，发电效率为45％，比固体高分子燃料电池大约高10个百分点。另外，固体高分子燃料电池由于设置空间等的限制，只能设置于独户住宅中，但通过实现小型化，便可设置于高级公寓等集合住宅中。
不过，商品化的实现面临几个比较大的困难。其中最重要的是耐久性和可靠性。“决心实现商品化最重要的一点是，耐久性和可靠性有了一定的眉目”，JX能源新能源系统事业本部系统整合推进事业部副部长南條敦介绍道。
大阪燃气正在进行开发及实证的使用固体氧化物燃料电池的家用燃料电池热电联产系统。与京瓷、丰田及爱信精机等共同进行开发，储水单元由长府制作所制造。照片中是日本新能源产业技术综合开发机构和日本新能源财团2007～2010年度实施的“固体氧化物燃料电池实证研究”中设置及进行实际验证的系统。
而独立行政法人日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）和财团法人日本新能源财团（NEF）开展的“固体氧化物燃料电池实证研究”业务的实证试验，则是提高其耐久性和可靠性等的基础。包括JX能源公司、大阪燃气公司及东京燃气公司等能源企业、以及京瓷公司、丰田公司、爱信精机公司等企业在内，共有15家公司参与其中，从2007到2010年度，共实施了4年。
主要使用发电效率作为评估耐久性的指标。日本新能源产业技术综合开发机构新能源部燃料电池及氢研究组主任研究员细井敬称，目前该机构正在开展“固体氧化物燃料电池系统要素技术开发”（2008～2011年度）业务，“目标是把每运转1000小时后发电效率的降低控制在0.25％以下”。
JX能源即将实现商品化的固体氧化物燃料电池系统与原来的固体高分子燃料电池系统同样，由发电单元及储水单元等构成。作为发电单元心脏部位、由多个电池单元连接而成的电池组由京瓷提供。南條称，耐久性目标是，“即使连续运转8.5万个小时以上，也能保持一定的发电效率”。8.5万个小时意味着可使用10年时间。
固体氧化物燃料电池的工作温度为700～750℃，与固体高分子燃料电池约70℃相比非常高。如果像固体高分子燃料电池一样频繁地反复启动及停止，会加重膨胀及收缩所带来的负荷，加速用于固体电解质及电极的陶瓷材料的老化。
因此，固体氧化物燃料电池需要每月定期停止工作一次，而除此之外基本上是处于连续运转状态。通过调节燃料供给量来控制发电量，即使用电量为零，也会继续发电，仅提供可使系统持续运转所需的电力。如果每月停运一次，每年仅停运12天，这样算来，每年的运转时间为8500个小时左右，10年的话大约为8.5万个小时。
可靠性方面，据南條称，除了实证试验成果之外，“还充分利用了以前通过ENE-FARM所积累的技术经验”。比如，燃料供应泵等辅助部件与固体高分子燃料电池的部件基本相同，没有太大变化。据称系统控制技术方面也充分利用了在目前已实现实用化的固体高分子燃料电池领域积累的经验。
进一步降低成本、提高效率
其他公司似乎也会在不久的将来实现商品化。大阪燃气家居事业部家用热电联产系统开发部固体氧化物燃料电池开发组负责人栢原义孝表示，“将在2012年以后尽早实现商品化”。
该公司及京瓷、丰田、爱信精机等4家公司目前正在共同推进固体氧化物燃料电池的开发。4家公司分工合作，京瓷主要负责电池组，丰田和爱信精机主要负责发电单元，大阪燃气主要负责热电联产系统。爱信精机L&E商品策划部热电联产系统策划调查主任吉柳考二介绍说，由4家公司开发的系统目前正处在“耐久性实证数据的最终评估阶段”。关于可靠性，吉柳表示，“除了家用用途之外，还将充分利用在面向燃料电池车（FCV）进行研究开发过程中所积累的固体高分子燃料电池的相关技术和经验”。
不过，对于成本这一商品化和普及所面临的另一个比较大的困难，似乎仍未达到理想水平。
JX能源这一商品的销售价格预定为含税270万日元，与原来的固体高分子燃料电池相同，不过，南條强调，“需要进一步降低成本。另外，希望能使发电效率超过目前的45％，并提高经济效益”。
东京燃气将与京瓷共同开发有望提高耐久性及降低成本、具有独特构造的横条状电池组。“电池组的各个电池单元之间通过具备导电性的陶瓷材料相连，而不是以前使用的金属材料。无需担心因氧化而导致老化，可提高耐久性，还可抑制材料成本”，东京燃气技术开发本部商品开发部固体氧化物燃料电池计划组负责人山下敏介绍道。
除了上述为降低成本而作出的努力之外，政府的补助金制度对于普及来说也是不可或缺的。具有讽刺意味的是，东日本大地震之后，由于ENE-FARM的关注度迅速提高，2011年度的补助金很快就达到了预定金额，今年7月就停止受理申请。人们期待通过第三次补充预算案等，能尽快恢复受理相关申请。
