日本家用燃料电池（ENE-FARM项目）可以说是世界上*为成功的燃料电池商业化项目。目前，部署了超过120000套家用燃料电池设备（ 150000套，据东京燃气等公司在去年公布的数据），证明了长期的公私合作关系可以促进新技术的商业化。这些燃料电池被安装在公寓以及普通住宅内，由公寓开发商选择安装与否，并且有其他附件应用用途可供选择。新型的燃料电池可以不依赖电网独立运行，这对多灾多难的日本极为重要。
按照东芝的**数据，发电效率：55%，热电联产综合效率：95%，耐用时：80000小时，启动时间：1~2分钟。可以并网工作，根据用户对于电力和热水的需求自动调节发电的功率。
设备售价
2009年，价格为340万日元，补贴140万，用户实付（安装50万）250万。
2012年，价格为270万日元，用户实付仍然在250万日元。
2014年，建议零售价167万日元。
2016年，政府补贴将取消，据了解，规定售价不得超过160万。
使用费用
经过多年的评估，总的来说，该系统可以降低50%的家庭碳排放并且节省60000~75000日元的电费。同时还附加太阳能电力系统，称其可减排57%，并节省电费129000日元。
工作原理
固体氧化物型燃料电池（SOFC）的ENE-FARM。天然气通过重整器分解成氢和一氧化碳并被送入燃料电池。反应产生的热用于燃气重整和烧热水。

家用燃料电池统一通称为“ENE-FARM”，主要是方式不同于质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）。PEMFC的发电效率（LHV低热值）为37～40％，SOFC则比PEMFC高5%～10%。SOFC的销量大幅高于PEMFC。
注 PEMFC的特点是低温，中小功率，被目前广泛用于汽车，叉车和固定发电。

SOFC与PEMFC同样，燃料使用城市燃气（天然气）、液化石油气（LPG，也就是液化瓦斯），但发电机理和构成材料并不相同（图2）。SOFC的电解质是使用氧化锆类陶瓷，氧离子（O2-）在其中移动。而PEMFC是通过使氢离子（H+）在高分子膜电解质中移动进行发电。

图2 SOFC和PEMFC发电工作原理
在SOFC中，被引导至负极（燃料极）的H2与通过电解质移动过来的O2-发生反应形成H2O时，电子从负极移动到正极（空气极），产生电流。虽图示上并未显示，但对天然气等进行重整时与氢气同时产生的CO也与O2-发生反应转变为CO2时发电（a）。而PEMFC则是H+在电解质中从负极处移动到正极处，与O2发生反应形成H2O时发电。
SOFC的特点是发电效率较高，而其较大的原因在于工作温度高达700～800℃。实际上，用于发电反应的氢和一氧化碳（CO）是通过对燃料天然气、LPG进行重整生成的。 “此时需要几百度的高温，不过SOFC能够将发电反应的废热用于此处。而PEMFC的工作温度为70～90℃左右，废热温度过低，需要设置用于重整的燃气燃烧器。”这时会消耗燃气，导致发电效率降低。

耐久性
SOFC虽然具备发电效率较高的优点，但非常高的工作温度对于构成SOFC的材料来说是巨大的负担。特别是启动、停止时高达700℃的温度变化非常严酷。为了避免这种情况，SOFC基本是24小时连续运转。在电力消费较少的夜间，PEMFC是停止运转，但SOFC是降低输出功率继续工作。 通过改良电解质、电极材料和确立耐久性评估法，以能保证10年运转，是实现商品化的较大因素。据了解东芝用的是三井的固体电解质。

SOFC除了发电效率较高之外，还具备重整器简单、工作温度高、可制造高温热水因此能够减小储水槽体积等特点。吉坤日矿日石能源的SOFC与PEMFC相比，体积缩小了40％。可设置于狭窄场所，因此在销售方面很占优势。

把SOFC的高发电效率活用于商用发电设备也开始有了具体行动。三菱重工计划2013年开始受理输出功率为250kW的SOFC订单（图3）。将于2012年夏季开始进行输出功率相同的SOFC的实证试验＊4。通过组合使用利用废热的燃气轮机，发电效率预计能够达到55 ％（LHV）。

＊4 实证试验是在日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）的支援下实施。

图3●三菱重工正在推进开发的商业发电用途SOFC的结构
三菱重工的SOFC采用了圆筒形单元。组合使用多个单元制成套管，再组装成子模块、模块，即能实现较大的输出功率。三菱重工计划进一步提高输出功率，*终使组合了大型SOFC、燃气轮机、蒸汽涡轮，输出功率达80万kW的系统，实现70％以上（LHV）的发电效率，比**天然气发电设备高10％左右。
＊1 LHV Lower Heating Value（低热值）的缩写，指不包含燃料燃烧时产生的水蒸气的潜热在内的热量。发电效率的定义是，“发电量÷为发电而投入的能源量”，标记有LHV时表示作为“为发电而投入的能源量”使用LEV。

松下家用燃料电池ENE-FARM，不到150万日元

图1：价格降低约2成
新产品通过改进系统构成和部件，将部件数量削减了约30％，重量降低了20％。建议零售价为276万1500日元，比现有产品减少约70万日元。
***率在500W时为41％

额定输出功率由现有产品的1kW改为750W。通过降低额定输出功率，实现了燃料电池组以及将管道燃气改质为氢气的燃料处理器等核心部件的小型化和低成本化。另外，通过降低额定输出功率，支持250W起步的部分负荷运转。现有产品为300W起步。据悉，由于家电产品的待机耗电量不断降低，夜间利用时要求实现更低输出功率的部分负荷运转。

为了弥补输出功率降低导致的发电量减少，将LHV*的发电效率较现有产品提高了2个百分点，*高为41％（图2）。*高发电效率在500W时出现，不过在额定功率为750W时能确保40％的效率，在部分负荷运转时也能确保35％以上。

*LHV＝Lower Heating Value（低位发热量）的简称，从燃气完全燃烧时产生的发热量中减去水蒸气的冷凝潜热的値。一般用于燃料电池系统。

图2：发电效率*高为41％
基于LHV的发电效率在额定功率750W下为40％，在500W时*高为41％。实现了250W起步的部分负荷运转。图由本站根据东京燃气和松下的发布资料制作。
通过降低输出功率，每天的运转时间得到延长，因此产品寿命由现有产品的4万小时提高到了5万小时。通过改善使用的电解质膜的化学耐性，将运行5万小时以后的电解质膜分解物溶出量减少到了现有产品的约1/3。

改变燃料电池组的紧固结构

燃料电池组的尺寸比现有产品减小了33％（图3）。除了随着额定输出功率的降低削减了单元数量外，还通过改变电池组的紧固结构削减了部件数量。现有电池组利用螺栓紧固，而新产品采用带状紧固方式，利用销钉将分成两部分的壳体连接在一起。采用带状紧固方式不仅能降低成本，还有助于燃料电池单元的平面压力分布实现均匀化，为提高燃料电池组的效率做出了贡献。

图3：燃料电池组和燃料处理器实现小型低成本化
燃料电池组由螺栓紧固方式变更为带状紧固（a）。除了将燃烧器的体积减半外，还通过优化热分布，将燃料处理器的体积较现有产品削减了40％（b）。图由本站根据东京燃气和松下的发布资料制作。
关于效率的提高，还降低了MEA（膜电极接合体）内的

。不过，燃料电池使用的白金（Pt）等催化剂用量“与现有产品相比并没有太大变化”（松下家用电器公司燃料电池项目技术集团、集团经理岩佐隆司）。削减催化剂用量的研究开发正在另行推进，将为新一代产品“实现低成本化做出贡献”（岩佐隆司）。

燃料处理器的体积比现有产品减小了40％。除了额定输出功率的降低带来的效果外，还把在650℃下改质管道燃气使用的燃烧器体积减小了一半。另外，优化了热处理器的热分布，将用于燃料改质的催化剂用量削减了30％。

系统整体的部件数量比现有产品削减了30％，重量为100kg，比现有产品轻20％。另外，大幅改变了燃料电池单元的布局，采用了纵长结构。由此，可以使此前分开的燃料电池单元和热水储存单元实现一体化，能够大幅削减设置空间。据东京燃气介绍，新产品包括保养及检查使用的空间在内的设置面积约为2.0m2，较现有产品减少了一半。（