（財）地球環境産業技術研究機構

固体高分子形燃料電池（PEFC）技術の技術開発のモデル化

表１ 評価対象とした PEFC 応用技術とその主要スペック設定
用途
家庭
定置用

普通乗用車用

燃料

都市ガス

クリーン
ガソリン
車載

PEFC
出力規模
1kW 級

70〜90
kW 級

効率（高発熱量基準）
受電端（需要端）発
電効率
41〜42%程度
Tank to wheel
効率*1 30%程度
Tank to wheel
効率*1 35%程度

耐久性

量産時の価格／コストの目安

4 万時間
以上

システム価格 30 万円/台
(スタックコスト 8 万円/kW、改質器コスト 2 万円/kW)

5 千時間
以上

水素
Tank to wheel
車載
効率*1 40%程度*1 二次電池との組合せによる効率向上を考慮しない場合の車両効率*2 クリーンガソリン車載の場合

1PEFC システム
コスト 5 千円/kW(スタックコスト 4 千円/kW、改質器*2コスト 1 千円/kW)表２定置用 1kW 規模 PEFC システムの設定技術レベルと構成要素技術＼技術レベル

作動温度 120〜140℃（中温域）

作動温度 200℃程度（高温域）（発電効率 41%程度）（発電効率 42%程度）

作動温度 120〜140℃で長寿命の電解作動温度 200℃程度で長寿命料

質膜（パーフルオロ系の電解質膜（パーフルオロ系電または非パーフルオロ系）または非パーフルオロ系）

構成要素技術
燃池

電解質膜

電極触媒

作動温度 120〜

作動温度 120〜

作動温 200℃程度

作動温 200℃程度

ス

140℃で CO 濃度

140℃で CO 濃

で CO 濃度で CO 濃度タ

約 25ppm 以下の度 100ppm 級

100ppm 級

1000ppm 級の燃ッ

燃料利用長寿命の燃料利用

以下の燃料利用

料利用

ク電極

長寿命電極

長寿命電極触媒

長寿命電極

触媒

触媒

セパレーター

触媒

薄型・低コストの高強度セパレーター技術（金属系材料または樹脂系材料）

燃改質器

料処

定格改質効率約 94%（PEFC 作動温度 120〜140℃）〜約 95%（PEFC 作動温度 200℃程度）で長寿命の定置用都市ガス改質器

CO 除去器理要素技術統合化

改質ガス

改質ガス CO 濃度を改質ガス

CO 濃度を100ppm 程度まで低減する

CO 濃度を約 20ppm

長寿命 CO 除去器

1000ppm 程度ままで低減する

で低減する長寿長寿命

命

CO 除去器

CO 除去器

インバーター､配管､その他の補機類と合わせて組立･システム化

2

表３ 普通自動車用 PEFC システムの設定技術レベルと構成要素技術
ガソリン車上改質型

技術レベル

水素搭載型
（車両効率約35%）＼（車両効率約 30%）

構成要素技術燃 電解質膜料
電池
ス 電極触媒
タック

作動温度 120〜140℃
で高伝導率・低コストの電解質膜（パーフルオロ系または非パーフルオロ系）

作動温度 200℃程度で高伝導率・低コストの電解質膜（パーフルオロ系または非パーフルオロ系）

作動温度 120〜 作動温度 120〜 作動温度200℃

同左 (2 オプション)

作動温度

料
処 CO 除去器
理作動温度

同左〜140℃で低 200℃程度で(4オプ
度が約 25ppm 度100ppm 級の 100 ppm 級以 CO 濃度 1000
CO 濃度燃料 低CO 濃度燃
以下の燃料利 燃料利用低コ 下の燃料利用 ppm 級の燃料 ション) 利用低コスト 料利用低コ
極触媒

燃 改質器

作動温度120

140℃で CO 濃 140℃で CO 濃 程度でCO濃度 200℃程度で用低コスト電 スト電極触媒 低コスト電極 利用低コストセパレーター（車両効率約 40%）

触媒

電極触媒

スト電極触媒

電極触媒

薄型・低コストの高強度セパレーター技術（金属系材料または樹脂系材料）
25%出力時改質効率約 74%で高始動性・低コス 左で､効率
トの自動車用クリーンガソリン改質器
約89%
改質ガス CO

改質ガス CO

改質ガス CO 濃度
同左
濃度を 1000を 100ppm 程度
20ppm までppm 程度まで (3 オプ低減する低 まで低減する低コスト 低減する低コ ション)
コスト CO 除
CO 除去器
スト CO 除去
濃度を約去器器

水素車載

重量比 10%以上で水素を貯蔵する低コストで安全な燃料タンク（圧縮水素、液体水素または水素貯蔵材料）

要素技術統合化

インバーター、コンプレッサー、配管、ラジエーター、モーター、その他の補機類と合わせて組立・システム化

3M21 FMBS

M01 FMBS
M00 PFEM
1214
作動温度120〜140℃のパーフルオロ系電解質材料技術（定置用・自動車用共通）の開発開始

作動温度
120〜140℃のパーフル
オロ系電解質材料技術（定置用・自動車用共通）

作動温度120〜140℃のパーフルオロ系電解質膜技術（定置用）の開発開始

1214
作動温度120〜140℃のパーフルオロ系電解質膜技術（定置用）

0200

作動温度120〜140℃の定置用電解質膜技術（伝導率0.1S/cm級）

M02 FMBA
作動温度120〜140℃のパーフルオロ系電解質膜技術（自動車用）の開発開始

M20 PFEM

EMBS
1214

1214
作動温度120〜140℃のパーフルオロ系電解質膜技術（自動車用）

作動温度
200℃程度のパーフル
オロ系電解質材料技術（定置用・自動車用共通）

作動温度200℃程度のパーフルオロ系電解質材料技術（定置用・自動車用共通）の開発
開始

M10 NFEM
1214
作動温度120〜140℃の非パーフルオロ系電解質材料技術（定置用・自動車用共通）の開発開始

作動温度
120〜140℃の非パーフルオロ系電解質材料技術（定置用・自動車用共通）

図１

1214
作動温度120〜140℃の非パーフルオロ系電解質膜技術（定置用）

M30 NFEM

EMBA
1214

0200

作動温度120〜140℃の自動車用電解質膜技術（伝導率0.2S/cm級）

M12 NMBA
作動温度120〜140℃の非パーフルオロ系電解質膜技術（自動車用）の開発開始

1214
作動温度120〜140℃の非パーフルオロ系電解質膜技術（自動車用）

作動温度
200℃程度の非パーフルオロ系電解質材料技術（定置用・自動車用共通）

作動温度
200℃程度の非パーフルオロ系電解質材料技術（定置用・自動車用共通）の開発開始

E00 CT121425
作動温度120〜140℃・CO濃度約25ppm燃料向けの電極触媒材料技術（定置用・自動車用共通）

E10 CT12141H

図２

作動温度
200℃程度のパーフルオロ系電解質膜技術（自動車用）の開発開始

0200

作動温度200℃程度のパーフルオロ系電解質膜技術（自動車用）

作動温度120〜140℃・CO濃度約25ppm以下燃料向けの電極触媒技術（定置用）

E02
作動温度120〜140℃・CO濃度約25ppm燃料向けの電極触媒技術（自動車用）の開発開始

作動温度120〜140℃・CO濃度100ppm級燃料向けの電極触媒材料技術（定置用・自動車用共通）

作動温度120〜140℃・CO濃度100ppm級燃料向けの電極触媒技術（定置用）の開発開始

E20 CT02001H
作動温度200℃
程度・CO濃度100ppm級燃料向けの電極触媒材料技術（定置用・自動車用共通）の開発開始

CA121425

作動温度120〜140℃・CO濃度約25ppm以下燃料向けの電極触媒技術（自動車用）

作動温度200℃
程度・CO濃度100ppm級燃料向けの電極触媒材料技術（定置用・自動車用共通）

作動温度120〜140℃の非パーフルオロ系電解質膜技術（定置用）

M32 NMBA

作動温度200℃程度の非パーフルオ
ロ系電解質膜技術（自動車用）の開発開
始

0200
作動温度200℃程度の非パーフルオ
ロ系電解質膜技術（自動車用）

作動温度200℃
程度・CO濃度100ppm級燃料向けの電極触媒技術（定置用）の開発開始

001H

作動温度200℃程度・CO濃度
100ppm級以下燃料向けの電極触媒技術（定置用）

E22
作動温度200℃
程度・CO濃度100ppm級燃料向けの電極触媒技術（自動車用）の開発開始

CA02001H

作動温度200℃程度・CO濃度
100ppm級以下燃料向けの電極触媒技術（自動車用）

E31 CS02141H

作動温度120〜140℃・CO濃度
100ppm級燃料向けの電極触媒技術（定置用）

E12
作動温度120〜140℃・CO濃度
100ppm級燃料向けの電極触媒技術（自動車用）の開発開始

E30 CT02001K
作動温度200℃
程度・CO濃度1000ppm級燃料向けの電極触媒材料技術（定置用・自動車用共通）の開発開始

CA12141H
作動温度120〜140℃・CO濃度
100ppm級燃料向けの電極触媒技術（自動車用）

作動温度200℃
程度・CO濃度1000ppm級燃料向けの電極触媒材料技術（定置用・自動車用共通）

作動温度200℃
程度・CO濃度1000ppm級燃料向けの電極触媒技術（定置用）の開発開始

001K
作動温度200℃
程度・CO濃度1000ppm級燃料向けの電極触媒技術（定置用）

E32
作動温度200℃
程度・CO濃度1000ppm級燃料向けの電極触媒技術（自動車用）の開発開始

CA02
001K
作動温度200℃
程度・CO濃度1000ppm級燃料向けの電極触媒技術（自動車用）

電極触媒に関係する要素技術開発のネットワークチャート表現

S00 MTSP
0000
金属材料系セパレーター技術の開発開始

金属材料系
セパレー
ター技術

S10 RSSP

SPRT
0000
セパレー
ター技術

0000
樹脂材料系セパレーター技術の開発開始

図３

EMBS
0200
作動温度200℃程度の定置用電解質膜技術（伝導率0.1S/cm級）

0200

作動温度200℃程度の非パーフルオ
ロ系電解質膜技術（定置用）の開発開始

E21 CS021425

作動温度120〜140℃・CO濃度約25ppm燃料向けの電極触媒技術（定置用）の開発開始

E11 CS12

作動温度120〜140℃・CO濃度100ppm級燃料向けの電極触媒材料技術（定置用・自動車用共通）の開発開始

M22 FMBA

電解質膜に関係する要素技術開発のネットワークチャート表現

E01 CS12

作動温度120〜140℃・CO濃度
約25ppm燃料向けの電極触媒材料技術（定置用・自動車用共通）の開発開始

作動温度200℃程度のパーフルオロ系電解質膜技術（定置用）

M31 NMBS

M11 NMBS
作動温度120〜140℃の非パーフルオロ系電解質膜技術（定置用）の開発開始

0200

作動温度200℃程度のパーフルオロ系電解質膜技術（定置用）の開発開始

樹脂材料系
セパレー
ター技術

セパレーターに関係する要素技術開発のネットワークチャート表現

4EMBA
0200
作動温度200℃
程度の自動車用電解質膜技術（伝導率0.2S/cm級）

R00 CRFS

R11 GRFA

0000

0074

PEFC排熱利用の定置用都市ガス改質器技術

PEFC排熱利用の定置用都市ガス改質器技術の開発開始

図４0089

自動車上ガソリン改質器技術（25%出力時改質効率74%程度）

自動車上ガソリン改質器技術（25%出力時改質効率74%程度）の開発開始

R12 GRFA
自動車上ガソリン高効率改質器技術（25%出力時改質効率89%程度）の開発開始

自動車上ガソリン高効率改質器技術（25%出力時改質効率89%程度）

改質器に関係する要素技術開発のネットワークチャート表現

C01 CCRS

C02 CCRS

001K001H

定置用都市ガス改質ガスからのCO除去技術（1000ppm程度）の開発開始

定置用都市ガス改質ガスからのCO除去技術（1000ppm程度）

C12 GCRA

001K001H

自動車用ガソリン改質ガスからのCO除去技術（1000ppm程度）

0020

定置用都市ガス改質ガスからのCO除去技術（100ppm程度）

定置用都市ガス改質ガスからのCO除去技術（100ppm程度）の開発開始

C11 GCRA
自動車用ガソリン改質ガスからのCO除去技術（1000ppm程度）の開発開始

C03 CCRS
定置用都市ガス改質ガスからのCO除去技術（約20ppm）

C13 GCRA
0020

自動車用ガソリン改質ガスからのCO除去技術（100ppm程度）

自動車用ガソリン改質ガスからのCO除去技術（100ppm程度）の開発開始

定置用都市ガス改質ガスからのCO除去技術（約20ppm）の開発開始

自動車用ガソリン改質ガスからのCO除去技術（約20ppm）の開発開始

自動車用ガソリン改質ガスからのCO除去技術（約20ppm）

図５ 改質ガスからの CO 除去器に関係する要素技術開発のネットワークチャート表現

T01 HTNK
圧縮水素方式
による水素車
載容器技術（重量比10%以上）の開発開始

0001
圧縮水素方式
による水素車載容器技術（重量比10%以上）

T02 HTNK
0002
液体水素方式による水素車載容器技術の開発開始

液体水素方式による
水素車載容器技術

HTNK
0000
水素車載技術（重量比10%以上）

T03 HTNK
0003
水素貯蔵材料による水素車載技術（重量比10%以上）の開発開始

図６

水素貯蔵材料による水素車載技術（重量比10%以上）

水素車載に関係する要素技術開発のネットワークチャート表現

5

EMBS
1214

CS121425
作動温度120〜140℃・CO濃度約25ppm以下燃料向けの電極触媒技術（定置用）

CCRS
0020
定置用都市ガス改質ガスからのCO除去技術（約20ppm）

CS02
001H
作動温度120〜140℃・CO濃度100ppm級燃料向けの電極触媒技術（定置用）

CCRS
001H

作動温度120〜140℃の定置用電解質膜技術（伝導率0.1S/cm級）
都市ガス改質ガスからのCO除去（約20ppm）＋作動温度120〜140℃定置用電極触媒技術

都市ガス改質ガスからのCO除去（100ppm程度）＋作動温度
120〜140℃級定置用電極触媒技術

定置用都市ガス改質ガスからのCO除去技術（100ppm程度）

CS02001H
作動温度200℃程度・CO濃度
100ppm級以下燃料向けの電極触媒技術（定置用）

CCRS
001K
定置用都市ガス
改質ガスからのCO除去技術（1000ppm程度）

CS02001K
作動温度200℃
程度・CO濃度1000ppm級燃料向けの電極触媒技術（定置用）

都市ガス改質ガスからのCO除去（100ppm程度）＋作動温度
200℃程度定
置用電極触媒技術

都市ガス改質ガスからのCO除去（1000ppm程度）＋
作動温度
200℃程度定
置用電極触媒技術

都市ガス改質ガスからのCO除去＋作動温度120〜140℃定置用電極触媒技術

I01 CSFC
0041
作動温度120〜140℃の定置用都市ガス
PEFCシステムの要素技術
統合化技術の開発開始

CRFS
0000

SPRT
0000

PEFC排熱利用の定置用都市ガス改質器
技術

セパレー
ター技術

作動温度120〜140℃の定置用都市ガス
PEFCシステムの要素技術統合化技術

作動温度120〜140℃の定置用都市ガスPEFCシステム（定格時発電効率41%程度）

I02 CSFC
0042
作動温度200℃程度の定置用都市ガスPEFCシステ
ムの要素技術
統合化技術の開発開始

都市ガス
改質ガスからのCO除去＋
作動温度200℃
程度定置用電極触媒技術

作動温度200℃程度の定置用都市ガスPEFCシステ
ムの要素技術統合化技術

作動温度200℃程度の定置用都市ガスPEFCシステム（定格時発電効率42%程度）

EMBS
0200
作動温度200℃程度の定置用電解質膜技術（伝導率0.1S/cm級）

図７ 定置用 PEFC システムの要素技術の統合化を表すネットワークチャート

6

CA121425

GCRA0020

作動温度120〜140℃・CO濃度約25ppm以下燃料向けの電極触媒技術（自動車用）

CA12141H
作動温度120〜140℃・CO濃度
100ppm級燃料向けの電極触媒技術（自動車用）CA02001H
EMBA
1214
作動温度
120〜140℃の自動車用
電解質膜技術（伝導率0.2S/cm級）

作動温度約200℃・CO濃度100ppm級以下燃料向けの電極触媒技術（自動車用）

CA02001K
作動温度約200℃・CO濃度1000ppm級
燃料向けの電極触媒技術（自動車用）

自動車用ガソリン改質ガスからのCO除去技術（約20ppm）

自動車用
電解質膜
＋
CO濃度約25ppm燃料向けの自動車用電極触媒技術

作動温度120〜140℃自動車用
電解質膜＋
作動温度120〜140℃・CO濃度
100ppm級燃料向けの自動車用
電極触媒技術作動温度約200℃自動車用
電解質膜＋作動温度約200℃・CO濃度100ppm級燃料向けの自動車用
電極触媒技術

自動車用
電解質膜＋
CO濃度約1000ppm級
燃料向けの自動車用電極触媒技術

EMBA
0200
作動温度約200℃の自動車用電解質
膜技術（伝導率0.2S/cm級）

CA121425
作動温度120〜140℃・CO濃度約25ppm以下燃料向けの電極触媒技術（自動車用）

CA02
001H
作動温度約200℃・CO濃度100ppm級以下燃料向けの電極触媒技術（自動車用）

作動温度120〜140℃自動車用
電解質膜＋作動温度120〜140℃・車載水素燃料向けの自動車用電極
触媒技術

作動温度約200℃自動車用
電解質膜＋作動温度約200℃・車載水素燃料向けの自動車用電極
触媒技術

自動車用
電解質膜
＋
CO濃度CO濃度100ppm級
燃料向けの自動車用電極触媒技術

GCRA
001H
自動車用ガソリン改質ガスからのCO除去技術（100ppm程度）

GCRA
001K
自動車用ガソリン改質ガスからのCO除去技術（1000ppm程度）

自動車上ガソ
リン改質ガスからのCO除去（約20ppm）
＋
自動車用
電解質膜
＋
CO濃度約25ppm燃料向けの自動車用電極
触媒技術

自動車上ガソ
リン改質ガスからのCO除去（CO濃度100ppm程度）
＋
自動車用
電解質膜
＋
CO濃度CO濃度
100ppm級燃料向けの自動車用電極触媒技術

自動車上ガソ
リン改質ガスからのCO除去（1000ppm程度）
＋
自動車用
電解質膜
＋
CO濃度
1000ppm級燃料向けの自動車用
電極触媒技術GRFA
0074
自動車上ガソリン改質器技術（25%出力時改質効率74%程度）

I11 GFCV
0030
ガソリン車上改質型PEFC
自動車の要素技術統合
化技術

ガソリン車
上改質型
PEFC自動車の要素
技術統合
化技術の開発開始

自動車上ガソ
リン改質ガスからのCO除去＋
自動車用電解質膜＋
自動車用電極
触媒技術

GRFA
0089
自動車上ガソリン高効率改質器技術（25%出力時改質効率89%程度）

I12 GFCV
0035
ガソリン車
上改質型高効率PEFC
自動車の要素技術統合化技術の開発開始

ガソリン車上改質型高効率
PEFC自動車の要素技術統合化技術

ガソリン車上改質型高効率
PEFC自動車
技術（車両効率35%程度）

SPRT
0000
セパレー
ター技術

I13
自動車用
電解質膜
＋車載水素燃料向けの自動車用電極
触媒技術

ガソリン車上改質型PEFC
自動車技術（車両効率30%程度）

HTNK
0000

水素搭載型
PEFC自動車の要素技術統合化技術の開発
開始

HFCV
0040
水素搭載型
PEFC自動車の要素技術
統合化技術

水素車載技
術（重量比10%以上）

図８ 自動車用 PEFC システムの要素技術の統合化を表すネットワークチャート

7

水素搭載型PEFC自動車技術（車両効率40%程度）