Prof. Dr. Ulrich Stimming
Prof. Dr. Ulrich Stimming
Technical University Munich – Physics Department E 19 (Interfaces and Energy Conversion)
Board Member of the Bavarian Center for Applied Energy Research
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Ulrich_Stimming@ph.tum.de
Congress-Abstract
燃料電池―最先端技術と今後の展開―
燃料電池は効率的なエネルギー変換装置であり、その応用は、一次エネルギーの変換効率を高める。異なるタイプの燃料電池が存在する中で、とくに3つのものが重要である。すなわち、運転温度がおよそ100℃の固体高分子形燃料電池（PEMFC）、高温度燃料電池である溶融炭酸塩形燃料電池（MCFC）、そして、運転温度が650℃から1000℃のセラミック固体酸化物形燃料電池（SOFC）である。燃料電池の応用は、大規模発電所や輸送車両の原動機から、家庭用および移動式の発電機にまで及んでいる。
大部分の燃料電池では、現在、試験段階において水素が燃料とされているものの、次代には、炭化水素やアルコールなど既存の燃料源を利用した燃料電池が、広範に利用されるであろう。「水素エネルギー経済」が今日提案されているものの、水素の入手はむしろ制限されている。燃料の変換プロセスにおいては付随する損失が生じるので、資源の効率的な利用のためには、これを回避すべきである。本報告では、先に見た燃料電池の現状が、この観点から取り上げられる。エネルギー変換の効率性を最大化するために、燃料電池開発のさらなる必要性が議論される。
Fuel Cells: State of the Art and Future Developments
Fuel cells are considered efficient energy conversion units that allow a high conversion efficiency of primary energy or its derivatives into electricity. From the different types of fuel cells an emphasis on three types has emerged over the past years: the low temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) with an operating temperature of around 100°C and the high temperature fuel cells Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) and the ceramic Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) at 650-1000°C. Possible applications range from large power plants over vehicle propulsion to residential and portable power generation.
While most fuel cells today run on hydrogen in test stations, widespread use during the next years will rely on the ability of the fuel cells to use existing fuel sources which are mostly hydrocarbons and alcohols. Although a “hydrogen economy“ is proposed today the availability of hydrogen is rather limited and for an efficient use of resources conversion processes of fuels should be avoided because of the associated losses. Examples will be given on the actual status of different fuel cells under these aspects. The necessary further development in fuel cells in order to match existing fuel resources at maximum overall efficiencies will be discussed.