ニッテラ・グループの日本特殊陶業は2024年3月27日、開発中の固体酸化物形セル（SOC：Solid Oxide Cell）を使用し、水電解による水素製造と燃料電池による発電を1台のセルスタックで実現する「リバーシブルSOCシステム」を開発したと発表した。
現在、再生可能なエネルギーによる電力の導入が進められているが、太陽光や風力などの再生可能エネルギーは発電量が気象条件で変動するため、需給のバランスが合わず電力が余る、あるいは不足することが発生する。余剰電力が出た場合は出力抑制を行なっているが、社会的な再生可能エネルギー比率の増加とともに余剰電力の出力抑制のさらなる増加が予想されており、余剰電力の利活用は社会的な課題となっている。
その解決策の一つとして、余剰電力を水素に変換して貯蔵し、電力不足や災害時の停電の際に貯めた水素を使って発電するエネルギーマネジメントが注目されている。
日本特殊陶業は、兼ねてから開発していた燃料電池の技術を応用し、セルスタック1台で水電解による水素製造と燃料電池による発電が可能な「リバーシブルSOCシステム」を新たに開発した。
このセルスタックは、「電気を使って水素を生成するSOEC」と、「水素と空気を使って電気を生み出すSOFC」のそれぞれの動作が可能となっている。どちらもCO2などの温室効果ガスを排出しないため、カーボンニュートラルの実現には欠かせない技術となる。
単一のスタックで水素製造と発電を切り替えながら使えるため、SOECとSOFCの併設に比べてシステムをコンパクトにすることができ、設置面積が小さくなるなどのメリットがある。
SOCシステムでは、セルスタックを700℃前後の高温に保持する必要があり、この熱エネルギーのマネジメントがシステムの効率を大きく左右する。開発したシステムでは内部で発生する熱を有効に活用できる小型で高効率なホットモジュールを搭載している。
このシステムにより、発電量の季節間変動が大きい太陽光発電と水素貯蔵システムを組み合わせることで、夏の余剰電力をSOECで水素に変換貯蔵し、冬に不足する電力を夏に貯めた水素によるSOFC発電で補うことで、季節間の電力需給の調整が可能になるのだ。
また、災害などで停電が発生した際、日中は太陽光発電で電力を確保できるが、悪天候時や夜間は電力を得ることができなくなるため、SOCシステムは貯めた水素でいつでも発電が可能で、昼夜問わず柔軟にエネルギーを供給できる電源となるため、非常用電源としての役割も果たすことができる。
今後は 2024年度に実証を行ないながらエネルギー・マネジメントシステムとしての検証を検証する。実証ではSOCシステムの耐久評価実績の取得、水素貯蔵システムと組み合わせた稼働実績の取得、SOCシステムの変換効率向上のための改善活動などが予定されている。
また、社会へのSOCシステム普及促進のための啓蒙活動、協業パートナーの探索を行ない、2025年度中の製品化を目指すとしている。
