JPH0491639A - エネルギーシステム - Google Patents
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- JPH0491639A JPH0491639A JP2208873A JP20887390A JPH0491639A JP H0491639 A JPH0491639 A JP H0491639A JP 2208873 A JP2208873 A JP 2208873A JP 20887390 A JP20887390 A JP 20887390A JP H0491639 A JPH0491639 A JP H0491639A
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- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 28
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- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 13
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 9
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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-
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- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
-
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、太陽電池によって発電された電力を用いて水
を電解して水素を発生させて水素吸蔵合金に貯蔵すると
ともに、その水素吸蔵合金から水素を放出させてその放
出水素を燃料として燃料電池を作動させて電力を得るエ
ネルギーシステムに関する。
を電解して水素を発生させて水素吸蔵合金に貯蔵すると
ともに、その水素吸蔵合金から水素を放出させてその放
出水素を燃料として燃料電池を作動させて電力を得るエ
ネルギーシステムに関する。
（ロ）従来の技術
化石エネルギーの枯渇と共に、温暖化、酸性雨の発生な
どの地球環境の危機が叫ばれ始めて久しい。そのような
観点から風力、水力、地熱、潮汐、温度差、太陽熱、太
陽光などの無公害の自然エネルギーに着目したエネルギ
ーシステムの開発が試みられているが、そのトータル的
な進展状況は遅々としたものと云わざるを得ない状態に
ある。
どの地球環境の危機が叫ばれ始めて久しい。そのような
観点から風力、水力、地熱、潮汐、温度差、太陽熱、太
陽光などの無公害の自然エネルギーに着目したエネルギ
ーシステムの開発が試みられているが、そのトータル的
な進展状況は遅々としたものと云わざるを得ない状態に
ある。
そのような状況下においても、太陽光を直接電気エネル
ギーに変換する太陽電池に関する技術開発は比較的進ん
でおり、その変換効率だけを見ても一時期の２倍以上を
記録している。そして例えば、 「エコノミスト」“８９．８．１５．２２合併号、成る
いは「太陽エネルギーＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＪＳＥＳ
Ｊ ’８９ Ｖｏｌ、１５Ｎｏ、５などに述べられてい
るように、太陽電池を赤道近辺の砂漠地域に配置し、そ
の太陽電池で発電した電力を超電導ケーブルを用いてエ
ネルギー消費地へ送電しようとする雄大な提案が為され
ている。
ギーに変換する太陽電池に関する技術開発は比較的進ん
でおり、その変換効率だけを見ても一時期の２倍以上を
記録している。そして例えば、 「エコノミスト」“８９．８．１５．２２合併号、成る
いは「太陽エネルギーＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＪＳＥＳ
Ｊ ’８９ Ｖｏｌ、１５Ｎｏ、５などに述べられてい
るように、太陽電池を赤道近辺の砂漠地域に配置し、そ
の太陽電池で発電した電力を超電導ケーブルを用いてエ
ネルギー消費地へ送電しようとする雄大な提案が為され
ている。
一方、太陽電池で発電した電力を用いて水を電気分解し
て水素と酸素とを発生させ、その水素をエネルギー源と
しようとする提案も例えば、特開昭５４−１２７８９０
号、特開昭５５−１１６６０１号公報などに示されてい
る。
て水素と酸素とを発生させ、その水素をエネルギー源と
しようとする提案も例えば、特開昭５４−１２７８９０
号、特開昭５５−１１６６０１号公報などに示されてい
る。
（ハ）発明が解決しようとする課題
ところが前者の提案は発電と消費とがリアルタイムのも
のであり、また提案の後者はエネルギー蓄積を前提とし
たシステムの概念を示しただけのものであり、具体的な
構成については開示されてはいない。
のであり、また提案の後者はエネルギー蓄積を前提とし
たシステムの概念を示しただけのものであり、具体的な
構成については開示されてはいない。
（ニ）課題を解決するための手段
本発明はこのような課題に鑑みて為されたものであって
、太陽電池によって発電した電力で水を電気分解して水
素を発生させて水素吸蔵合金に貯蔵するとともに、その
水素吸蔵合金から水素を放出させてその放出水素を燃料
として燃料電池を作動させて電力を得るエネルギーシス
テムにに関し、特に太陽電池の配置面積を燃料電池の設
置面積の大略８００〜１７００倍としたものである。
、太陽電池によって発電した電力で水を電気分解して水
素を発生させて水素吸蔵合金に貯蔵するとともに、その
水素吸蔵合金から水素を放出させてその放出水素を燃料
として燃料電池を作動させて電力を得るエネルギーシス
テムにに関し、特に太陽電池の配置面積を燃料電池の設
置面積の大略８００〜１７００倍としたものである。
（ホ）作用
本発明によれば、太陽電池によって発電された電力が水
素の形で一旦水素吸蔵合金に貯えられ、再び電力に戻さ
れるシステム構成の最適化が図れる。
素の形で一旦水素吸蔵合金に貯えられ、再び電力に戻さ
れるシステム構成の最適化が図れる。
（へ）実施例
図は本発明エネルギーシステムの概念図て−あって、ｌ
は太陽光から電気を発電する太陽電池で−ある。２はこ
の太陽電池１にて発電された直流電力によって水を電気
分解する水電解装置で、水電解のための単セルには１．
５Ｖ程度の低電圧を供給する必要があり、通常、その単
セルを１０〜２０セル程度を直列に接続してたものを必
要個数並置する構成が採られている。尚、この水電解装
置と−では、ナフィオンなどのイオン交換膜を用いるＳ
ＰＥ方法や、ジルコニアなどの固体電解質を用いる方法
などが、電力効率、即ち電気−水素変換効率の点などか
らこの種システムのような大量の水電解に適している。
は太陽光から電気を発電する太陽電池で−ある。２はこ
の太陽電池１にて発電された直流電力によって水を電気
分解する水電解装置で、水電解のための単セルには１．
５Ｖ程度の低電圧を供給する必要があり、通常、その単
セルを１０〜２０セル程度を直列に接続してたものを必
要個数並置する構成が採られている。尚、この水電解装
置と−では、ナフィオンなどのイオン交換膜を用いるＳ
ＰＥ方法や、ジルコニアなどの固体電解質を用いる方法
などが、電力効率、即ち電気−水素変換効率の点などか
らこの種システムのような大量の水電解に適している。
３はこの水電解装置２から得られる水素を貯えろ水素貯
蔵装置で、ＬａＮｉ５で代表される希土類−Ｎ ｉ系合
金、Ｍｇ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｔｉ系合金、Ｚｒ−Ｍｎ
系合金などの水素吸蔵合金から成っている。
蔵装置で、ＬａＮｉ５で代表される希土類−Ｎ ｉ系合
金、Ｍｇ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｔｉ系合金、Ｚｒ−Ｍｎ
系合金などの水素吸蔵合金から成っている。
４はこの水素貯蔵装置３から得られる水素を燃料とする
燃料電池で、この燃料電８１１４で発電された電力はエ
ネルギー消費地５に送電されると共に、その発電の際に
生じる熱エネルギーも消費地５に送られ利用される。
燃料電池で、この燃料電８１１４で発電された電力はエ
ネルギー消費地５に送電されると共に、その発電の際に
生じる熱エネルギーも消費地５に送られ利用される。
一般に太陽電池１から大きな電力を得るためには多大な
設置面積を必要とする反面、燃料電池４は住宅、工場な
どのエネルギー消費地５の近辺に設置されるので、無暗
にその設置面積を広げることはできない。従って斯るエ
ネルギーシステムにおいて、この太陽電池１の設置面積
と、燃料を池４の設置面積とは重要な関係にある。
設置面積を必要とする反面、燃料電池４は住宅、工場な
どのエネルギー消費地５の近辺に設置されるので、無暗
にその設置面積を広げることはできない。従って斯るエ
ネルギーシステムにおいて、この太陽電池１の設置面積
と、燃料を池４の設置面積とは重要な関係にある。
具体的な数値を挙げて説明する。今、約１００戸の一般
住宅からなるマンションに必要な電力量とされている２
４００ＫＷｈ （２００ＫＷｘ１２時間）規模の発電能
力を持つ燃料電池４を建設する場合について考えてみる
。この規模の燃料電池４としては、現状の発電効率は約
４０′？ｔｈと仮定すると、その設置面積は約２５ｍ２
を占める。この時水素貯蔵装置３としてその水素吸蔵量
が１ｗｔ％とすると、約１８トンの水素吸蔵合金が必要
である。
住宅からなるマンションに必要な電力量とされている２
４００ＫＷｈ （２００ＫＷｘ１２時間）規模の発電能
力を持つ燃料電池４を建設する場合について考えてみる
。この規模の燃料電池４としては、現状の発電効率は約
４０′？ｔｈと仮定すると、その設置面積は約２５ｍ２
を占める。この時水素貯蔵装置３としてその水素吸蔵量
が１ｗｔ％とすると、約１８トンの水素吸蔵合金が必要
である。
一方、２４００ＫＷｈの電力量を賄うために必要な水素
を水電解装置２から得るためには、水電解効率７０％、
水素貯蔵装置３における水素吸収、放出、並びに水素輸
送のためのトータル効率４０？石、それと燃料電池４の
発電効率４０％とを勘案すると、 ２４００ （ＫＷｈ）／ Ｃ０，７Ｘ Ｏ，４Ｘ Ｏ，
４］＝２１４２９（ＫＷｈ） の電力が必要となる。そしてこの２１４２９ＫＷｈの電
力を変換効率１０％の太陽電池１で発生させるには、そ
の太陽電池設置面積として４１８５４ｍ’、即ち約２０
０ｍ四方の面積となる。従って太陽電池ｌの設置面積と
、燃料電池４の設置面積との比をとると、大略１７００
：１となり、現時点においてはこれが太陽電池１と燃料
電池４の設置面積の最適値ということになる。
を水電解装置２から得るためには、水電解効率７０％、
水素貯蔵装置３における水素吸収、放出、並びに水素輸
送のためのトータル効率４０？石、それと燃料電池４の
発電効率４０％とを勘案すると、 ２４００ （ＫＷｈ）／ Ｃ０，７Ｘ Ｏ，４Ｘ Ｏ，
４］＝２１４２９（ＫＷｈ） の電力が必要となる。そしてこの２１４２９ＫＷｈの電
力を変換効率１０％の太陽電池１で発生させるには、そ
の太陽電池設置面積として４１８５４ｍ’、即ち約２０
０ｍ四方の面積となる。従って太陽電池ｌの設置面積と
、燃料電池４の設置面積との比をとると、大略１７００
：１となり、現時点においてはこれが太陽電池１と燃料
電池４の設置面積の最適値ということになる。
ところが太陽電池１の発電効率、水電解装置２の電解効
率、水素貯蔵装置３の水素吸放出や水素輸送効率などは
技術の進歩と共に向上することは明らかで、約２０年後
の２０１０年ころには、これらの効率はそれぞＦＬｌう
９ｏ、９０ｅｏ、７０％、６０％になるとの予測が為さ
れている。また水素貯蔵装置３を構成する水素吸蔵合金
の水素吸蔵量も３ｗｔ！？石まで向上するであろう。
率、水素貯蔵装置３の水素吸放出や水素輸送効率などは
技術の進歩と共に向上することは明らかで、約２０年後
の２０１０年ころには、これらの効率はそれぞＦＬｌう
９ｏ、９０ｅｏ、７０％、６０％になるとの予測が為さ
れている。また水素貯蔵装置３を構成する水素吸蔵合金
の水素吸蔵量も３ｗｔ！？石まで向上するであろう。
従ってこれらの向上した効率の各装置を採用した場合の
試算を行ってみる。上記の規模と同じ燃料電池４を建設
すると仮定すると、燃料電池の設置面積は約１０ｍ’、
水素貯蔵装置３の水素吸蔵合金は４０４７）ン、水電解
装置２″″：″水分解するに必要な電力は６３４９ＫＷ
ｈで、その電力を発電する太陽電池ｌの設置面積として
は、８２６７ｍ′面積、即ち約９１ｍ平方となる。この
２０１０年における期待値に基づいて、太陽電池１の設
置面積と燃料電池４のそれとの比をとってみると、大略
８００ ： １となる。
試算を行ってみる。上記の規模と同じ燃料電池４を建設
すると仮定すると、燃料電池の設置面積は約１０ｍ’、
水素貯蔵装置３の水素吸蔵合金は４０４７）ン、水電解
装置２″″：″水分解するに必要な電力は６３４９ＫＷ
ｈで、その電力を発電する太陽電池ｌの設置面積として
は、８２６７ｍ′面積、即ち約９１ｍ平方となる。この
２０１０年における期待値に基づいて、太陽電池１の設
置面積と燃料電池４のそれとの比をとってみると、大略
８００ ： １となる。
（ト）発明の効果
本発明は以上の説明から明らかなように、太陽電池によ
って発電した電力で水を電気分解して水素を発生させて
水素吸蔵合金に貯蔵するとともに、その水素吸蔵合金か
ら水素を放出させてその放出水素を燃料として燃料電池
を作動させて電力を発生させるに際し、太陽電池の配置
面積を燃料電池の設置面積の大略８００〜１７００倍と
しているので、太陽電池と燃料電池との整合性が採れ、
両者の設置面積の最適化を図ることができ、ぞれぞれの
設置面積の無駄を排除することが可能となる。従って自
然破壊を伴うことのないクリーンな太陽エネルギーに基
づいて発電された電力が無駄なく利用され、化石エネル
ギーの枯渇間組、地球の温暖化や酸性雨の発生などの地
球環境間組を抜本的に解決することができる。
って発電した電力で水を電気分解して水素を発生させて
水素吸蔵合金に貯蔵するとともに、その水素吸蔵合金か
ら水素を放出させてその放出水素を燃料として燃料電池
を作動させて電力を発生させるに際し、太陽電池の配置
面積を燃料電池の設置面積の大略８００〜１７００倍と
しているので、太陽電池と燃料電池との整合性が採れ、
両者の設置面積の最適化を図ることができ、ぞれぞれの
設置面積の無駄を排除することが可能となる。従って自
然破壊を伴うことのないクリーンな太陽エネルギーに基
づいて発電された電力が無駄なく利用され、化石エネル
ギーの枯渇間組、地球の温暖化や酸性雨の発生などの地
球環境間組を抜本的に解決することができる。
図は本発明システムの構成を示す概念図である。
太陽電池、２ ・水電解装置、
水素貯蔵装置、４ 燃料電池、
エネルギー消費地。
Claims (1)
- （１）太陽電池が発電した電力で水を電気分解して水素
を発生させて水素吸蔵合金に貯蔵するとともに、その水
素吸蔵合金から水素を放出させてその放出水素を燃料と
して燃料電池を作動させて電力を得るエネルギーシステ
ムにおいて、 上記太陽電池の配置面積を燃料電池の設置面積の８０
０〜１７００倍としたことを特徴とするエネルギーシス
テム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2208873A JPH0491639A (ja) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | エネルギーシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2208873A JPH0491639A (ja) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | エネルギーシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0491639A true JPH0491639A (ja) | 1992-03-25 |
Family
ID=16563534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2208873A Pending JPH0491639A (ja) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | エネルギーシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0491639A (ja) |
-
1990
- 1990-08-06 JP JP2208873A patent/JPH0491639A/ja active Pending
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