Potential of Producing Hydrogen for Fuel-Cell Vehicles by Residential Fuel Cell Co-generation Utilizing Idle Capacity

Yusuke ONO, Takahide HANEDA, Takashi IKEGAMI, Atsushi AKISAWA
2017 Nihon Enerugi Gakkaishi/Journal of the Japan Institute of Energy  
家庭用燃料電池システムの水素製造余力を用いた燃料電池自動車用水素製造可能性の評価 小野優輔,羽田貴英,池上貴志,秋澤 淳 † Widespread of fuel-cell vehicles (FCV) is one of the essential solutions to CO2 emission mitigation. However there were only 81 working hydrogen stations distributed in Japan in January 2017. Therefore, it has become increasingly necessary to establish the hydrogen stations. In this study, we focus on the unutilized hydrogen production capacity of a fuel processor system (FPS) incorporated in a residential fuel cell co-generation
more » ... ll co-generation system. We proposed a system which the FPS and fuel cell stacks are operated independently at their respective efficient load factors, and which can produce hydrogen for the FCV using the unutilized capabilities of the FPS. An optimum scheduling model for the operation of the FPS and the fuel cell stacks was developed to evaluate annual hydrogen production for the FCV for 24 households. As the results, it was found that all households have the capacity to produce at least 1,040 Nm 3 /year of hydrogen, which a FCV can run 8,000 km in a year. Furthermore, we evaluated the hydrogen supply potential of collective housings installed this system to each household through the case study in Tama region, Tokyo. In the case where this system was introduced to 10 collective housings in Tama region, it was found that 80.9% of hydrogen demand for FCV in this region in 2025 in this region could be supplied. Key Words Fuel-cell, Fuel processor system, hydrogen production CO2 の排出削減に必要な解決策の一つとして, 燃料電池自動車 (FCV) の普及が期待されている。しかし, 2 017 年1月現在, 全国の水素ステーションは 81 ヶ所のみであり,水素供給インフラ建設の必要性が増してきている。本研究では,家庭用燃 料電池内部に組み込まれている改質器が持つ未活用の水素製造能力に注目した。改質器と燃料電池スタックがそれぞれの 効率の良い部分負荷率で独立に運転され,改質器の余力を用いて FCV 用水素を製造するシステムを提案した。改質器と燃 料電池スタックの最適運転計画モデルを構築し,24 世帯を対象に FCV 用水素製造可能量を計算した。24 世帯すべてに おいて少なくとも年間 8,000 km 走行分の水素 1,040 Nm 3 を製造可能であることが分かった。さらに,東京都多摩地区を 対象としたケーススタディにより,集合住宅の各世帯に本システムを導入した場合の水素供給ポテンシャルを評価した。多摩 地区内の 10 ヶ所の集合住宅に本システムを導入した場合,2025 年の FCV の普及目標に対して 80.9%の FCV の水素需要 を満たすことができることが示された。 キーワード 燃料電池,燃料改質器,水素製造
doi:10.3775/jie.96.478 fatcat:v7fmkxmi7val3b7l7q2zxum5em