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海中機器用の燃料電池 三菱重工&JAMSTECが改良し蓄電池より高効率に

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三菱重工業は、海洋研究開発機構(JAMSTEC)と共同で、海中機器を長時間稼働させるための電源「高効率マルチ・レス燃料電池システム」を開発し、海中観測機器へ電力を供給する実海域での試験に初めて成功した。

同システムは、海中環境条件下で作動することを基本に、高効率化、小型化、高信頼性化に重点をおき、ガス循環系に新たな構造を採用。海底設置型の観測機器や海中探査機のための高効率大容量電源として用いられることにより、蓄電池に比較してさらに長期的な海洋観測・調査・探査に貢献することが期待される。

今回の試験により、小型で高効率、高信頼性の燃料電池システムの実用化に目処がついたことを受け、今後、本格的な実用レベルである数kW級の閉鎖式燃料電池システムの開発に向けて取り組んでいく。

JAMSTECは、海中の調査・研究のための有人潜水船、無人探査機、曳航体、観測プラットフォームやその搭載機器の電源として蓄電池を使用してきたが、近年の観測装置の多機能化や多数搭載による必要電力量の増加、観測期間の長期化による必要容量の増大が発生しており、出力容量に制限のある蓄電池で対応しようとすると電池の個数を増やして機器全体の重量を増大させてしまう上に、コスト面でも運用に見合わないことが課題となっていた。

このため、高い発電効率や蓄電池と比較して高いエネルギー密度を有する燃料電池に着目して、将来の海中機器用の電源の研究開発を進め、これまでに深海巡航探査機「うらしま」の電源として閉鎖式燃料電池システムを開発したが、ガスの循環機構や加湿機構が必要でありシステムの大型化、自己消費電力や故障リスクの増加、発電に至るまでの時間の長さなどが課題となっていた。

今回、これらの課題を解決するため、「うらしま」での経験をもとに、システムの小型化を図り、未反応ガスを循環させる機構とガスを湿潤状態にするための加湿機構を有しない新たな燃料電池システムの開発に至った。同システムは、海域試験に先立ち行われた陸上での発電試験で、発電効率60%(「うらしま」時は54%)、600時間の連続発電性能を確認した。

今年9月に行った実海域試験では、閉鎖式HEML燃料電池システムと観測機器を海洋調査用曳航体「ディープ・トウ」に搭載し、最大で水深180mまで閉鎖式燃料電池システムを潜航させ、その間、合成開口ソナーとpH-CO2ハイブリッドセンサの2つの観測機器へ同時に電力供給を行った結果、安定した電力供給(実験時:最大出力200W、2時間)が可能であることが確認できた。

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