Vol.1、Vol.2に引き続き最重点項目である「水素資源」では、今後有望な技術を中心に総括。さらに今後実用化に向けて鍵となる「抽出技術」「貯蔵技術」について、また、着実に技術が発展している「インフラ技術」についても充実した内容で詳解する。
| |
| 岡野一清 | 水素エネルギー協会理事 |
| 松村幸彦 | 広島大学大学院工学研究科教授 |
| 市川勝 | 北海道大学名誉教授 |
| 銭衛華 | 東京農工大学大学院共生科学技術研究院准教授 |
| 雑賀高 | 工学院大学工学部教授 |
| 武石薫 | 静岡大学工学部助教 |
| 亀山秀雄 | 東京農工大学大学院工学研究科教授 |
| 岡田治 | (株)ルネッサンス・エナジー・リサーチ代表取締役社長 |
| 白崎義則 | 東京ガス(株)技術開発本部技術研究所主幹研究員 |
| 福地誠 | コスモエンジニアリング(株)プロジェクト二部次長 |
| 石丸英睦 | コスモエンジニアリング(株)プロジェクト本部課長代理 |
| 朝倉隆晃 | 大阪ガス(株)エンジニアリング部ECOエネルギーチームリーダー |
| 吉川邦夫 | 東京工業大学フロンティア創造共同研究センター教授 |
| 谷生重晴 | 横浜国立大学教育人間科学部教授 |
| 増川一 | 神奈川大学理学部日本学術振興会特別研究員PD |
| 中島田豊 | 東京農工大学大学院工学府准教授 |
| 西尾尚道 | 広島大学大学院先端物質科学研究科教授 |
| 田中虔一 | 埼玉工業大学先端科学研究所特別客員教授 |
| 竹原陽子 | 埼玉工業大学工学部 |
| 稲葉仁 | (独)産業技術総合研究所バイオマス研究センター研究員 |
| 新城亮 | 東京理科大学大学院理学研究科 |
| 加藤英樹 | 東京工業大学応用セラミックス研究所特任講師 |
| 工藤昭彦 | 東京理科大学理学部教授 |
| 大川和宏 | 東京理科大学理学部准教授 |
| 吉田寿雄 | 名古屋大学大学院工学研究科准教授 |
| 西村睦 | (独)物質・材料研究機構燃料電池材料センターセンター長 |
| 須田洋幸 | (独)産業技術総合研究所環境化学技術研究部門主任研究員 |
| 岩本雄二 | 名古屋工業大学環境材料工学科教授 |
| 佐藤理夫 | 福島大学共生システム理工学類教授 |
| 佐藤剛史 | 宇都宮大学工学部助教 |
| 古澤毅 | 宇都宮大学工学部助教 |
| 伊藤直次 | 宇都宮大学工学部教授 |
| 堀雅夫 | 原子力水素研究会代表 |
| 鈴木善三 | (独)産業技術総合研究所エネルギー技術研究部門グループ長 |
| 竹中啓恭 | (独)産業技術総合研究所産学官連携部門副センター長 |
| 塚原誠 | (株)イムラ材料開発研究所主席研究員 |
| 西宮伸幸 | 日本大学理工学部教授 |
| 寺下尚克 | 日本重化学工業(株)小国事業所金属事業部主任研究員 |
| 秋葉悦男 | (独)産業技術総合研究所エネルギー技術研究部門主幹研究員 |
| 市川貴之 | 広島大学先進機能物質研究センター准教授 |
| 小島由継 | 広島大学先進機能物質研究センター教授 |
| 藤井博信 | (財)広島市産業振興センター先端科学技術研究所特任研究員／広島大学名誉教授／広島大学先進機能物質研究センター客員教授 |
| 境哲男 | (独)産業技術総合研究所ユビキタスエネルギー研究部門グループ長／神戸大学併任教授 |
| 京井大典 | (独)産業技術総合研究所ユビキタスエネルギー研究部門特別研究員 |
| 高崎智昭 | (独)産業技術総合研究所ユビキタスエネルギー研究部門特別研究員 |
| 田岡直規 | (財)大阪科学技術センター付属ニューマテリアルセンター調査役 |
| 飯山拓 | 信州大学理学部助教 |
| 尾関寿美男 | 信州大学理学部教授 |
| 金子克美 | 千葉大学理学部教授 |
| 白井誠之 | (独)産業技術総合研究所コンパクト化学プロセス研究センターチーム長 |
| 日吉範人 | (独)産業技術総合研究所コンパクト化学プロセス研究センター研究員 |
| 松本宏一 | 金沢大学大学院自然科学研究科准教授 |
| 大平勝秀 | 東北大学流体科学研究所教授 |
| 神谷祥二 | 川崎重工業(株)技術研究所化学技術研究部上級専門職 |
| 高野俊夫 | JFEコンテイナー(株)ガスシステムエンジニアリング事業部事業部長 |
| 伊藤芳輝 | (株)加地テック技術部部長／開発課課長／取締役 |
| 植田秀作 | (株)加地テック技術部課長代理 |
| 大倉美恵 | 横浜ゴム(株)ホース配管技術部 |
| 久保山孝治 | (財)エンジニアリング振興協会技術部研究主幹 |
| 戸室仁一 | (財)エンジニアリング振興協会技術部室長代理 |
| 久和野敏明 | 大陽日酸(株)技術本部水素プロジェクト統括部 |
| 植田健司 | 関西電力(株)エネルギー利用技術研究所主幹 |
| 小川敬 | 岩谷産業(株)水素エネルギー部シニアマネージャー |
| 大原智 | 大阪大学接合科学研究所准教授 |
| 梅津光央 | 東北大学大学院工学研究科准教授 |
| 名嘉節 | 東北大学多元物質科学研究所准教授 |
| 阿尻雅文 | 東北大学多元物質科学研究所教授 |
| 岡崎慎司 | 横浜国立大学大学院工学研究院准教授 |
| 中川英元 | 東京大学先端科学技術研究センター客員研究員 |
| 原田修治 | 新潟大学大学院自然科学研究科教授 |
| 水口仁 | 横浜国立大学大学院工学研究院教授 |
| 申ウソク | (独)産業技術総合研究所先進製造プロセス研究部門主任研究員 |
| 西堀麻衣子 | (独)産業技術総合研究所先進製造プロセス研究部門研究員 |
| 松原一郎 | (独)産業技術総合研究所先進製造プロセス研究部門グループ長 |
| 大谷晴一 | 理研計器(株)研究部副部長 |
| 安田昌英 | 理研計器(株)研究部主任 |
| 横澤宏一 | (株)日立製作所基礎研究所主任研究員 |
| 木村悦子 | 高圧ガス保安協会高圧ガス部 |
| 宮下修 | (財)エンジニアリング振興協会技術部研究主幹 |
| 清水智 | (独)新エネルギー・産業技術総合開発機構燃料電池・水素技術開発部主任研究員 |
| 原田亮 | 帝国石油(株)技術企画部リーダ／(独)産業技術総合研究所客員研究員 |
| 岩渕宏之 | (財)エネルギー総合工学研究所プロジェクト試験研究部主任研究員 |
| 本間琢也 | 燃料電池開発情報センター顧問／(株)オーム社企画顧問／三重県顧問／筑波大学名誉教授 |
| 小俣富男 | (財)新エネルギー財団計画本部燃料電池部長 |
| 福島清司 | (社)日本電機工業会新エネルギー部部長 |
| 三輪惠 | 徳島大学名誉教授 |
| 木戸口善行 | 徳島大学大学院ソシオテクノサイエンス研究部教授 |
| 吉田静男 | (有)ユニヴ・テック附属環境流体工学研究所所長 |
| 松村一弘 | (財)函館地域産業振興財団工業技術センター研究開発部科長 |
| 佐々木一成 | 九州大学水素利用技術研究センターセンター長／教授／(独)産業技術総合研究所水素材料先端科学研究センター副センター長 |
| 村上敬宜 | 九州大学理事／副学長／(独)産業技術総合研究所水素材料先端科学研究センターセンター長 |
| 勝田正文 | 早稲田大学環境・エネルギー研究科教授／理工学術院産学官研究推進センター長 |
| 国保元愷 | 三重県特別顧問／四日市大学総合政策学部特任教授 |
| |
| 序論 要素技術開発段階から実証段階へ向けた総括および方向性の展望 |
|
| 1 | はじめに |
| 2 | 要素技術開発から商品技術開発までの開発のステップ |
| 3 | 水素社会構築のために必要な技術とその現状 |
| 4 | 水素製造技術の進展 |
| 4.1 | 水素製造技術
燃料改質・精製技術
水電解技術
その他の水素製造技術 |
| 5 | 水素貯蔵技術の進展 |
| 5.1 | 圧縮水素貯蔵技術 |
| 5.2 | 液体水素貯蔵技術 |
| 5.3 | 水素貯蔵材料 |
| 6 | 水素輸送技術の進展 |
| 7 | 水素安全技術の進展 |
| 8 | 燃料電池車と水素エンジン車の進展 |
| 9 | 水素ステーション技術の進展 |
| 10 | 純水素燃料電池技術の進展 |
| 10.1 | 家庭用燃料電池 |
| 10.2 | 燃料電池利用機器 |
| 11 | 大規模水素利用技術の進展 |
| 12 | 大規模水素インフラ技術の進展 |
| 13 | おわりに |
|
| 第1編 水素資源 |
|
| 第1章 | バイオマス |
| 1 | 定義と分類 |
| 1.1 | 概要
水素源としての有機物資源
バイオマスの定義と意義
バイオマスの分類 |
| 1.2 | 木質系バイオマス |
| 1.3 | 畜産排泄物 |
| 1.4 | 食品系廃棄物 |
| 1.5 | 下水汚泥 |
| 2 | 各技術動向 |
| 2.1 | 水素製造技術の概要 |
| 2.2 | 高温ガス化 |
| 2.3 | 超臨界水ガス化 |
| 2.4 | メタン発酵 |
| 2.5 | 水素発酵 |
| 3 | 評価 |
| 3.1 | 経済性 |
| 3.2 | 環境性 |
| 4 | おわりに |
|
| 第2章 | ケミカルズ（化学原料） |
| 2.1 | 有機ハイドライド |
| 1 | 炭化水素を水素源とする水素輸送・供給インフラ技術 |
| 2 | 炭化水素材の水素貯蔵と輸送性能の比較 |
| 3 | 有機ハイドライドの水素供給能と反応性の評価 |
| 3.1 | バイメタル高性能触媒の研究開発 |
| 3.2 | パルス型噴霧式反応器と水素ステーションの技術開発 |
| 4 | 石油系アロマを利用する大規模な水素輸送技術の開発と展開 |
| 5 | 有機ハイドライドを利用するオンボード水素エンジン自動車の開発 |
| 6 | 有機ハイドライドを利用する再生可能エネルギーの水素貯蔵と運搬技術 |
| 7 | まとめと将来展望 |
|
| 2.2 | メタン |
| 1 | はじめに |
| 2 | 在来型天然ガスの埋蔵量および開発 |
| 3 | メタンハイドレートの開発 |
| 3.1 | メタンハイドレートの分布および埋蔵量 |
| 3.2 | メタンハイドレートの開発と環境問題 |
| 4 | バイオマスからメタンの製造 |
| 4.1 | メタン発酵原理 |
| 4.2 | メタン発酵技術 |
| 4.3 | メタン発酵技術の評価 |
| 5 | その他のメタンガス |
| 5.1 | 石油系ガス由来メタン |
| 5.2 | 炭鉱ガス由来メタン |
| 5.3 | 石炭系ガス由来メタン |
| 6 | おわりに |
|
| 2.3 | アンモニア |
| 1 | エネルギー源としてのアンモニア |
| 2 | NH3の特徴 |
| 3 | NH3の製造と輸送 |
| 4 | NH3燃料電池システム |
| 5 | まとめ |
|
| 2.4 | ジメチルエーテル |
| 1 | ジメチルエーテルに関して |
| 2 | ジメチルエーテルからの水素製造 |
| 3 | まとめ |
|
| 2.5 | エタノール |
| 1 | はじめに |
| 2 | エタノールの性質 |
| 3 | エタノールの生産量 |
| 4 | バイオエタノールの製造プロセス |
| 5 | エタノールの製造エネルギー収支 |
| 6 | エタノールの製造コスト |
|
| 第3章 | 化石燃料 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 一般化学用水素製造（水蒸気改質）技術 |
| 3 | 燃料電池用天然ガス改質システム |
| 3.1 | 既存の水素製造用触媒技術の問題点 |
| 3.2 | 燃料電池用改質触媒技術の適用 |
| 3.3 | 硫黄被毒の防止による改質触媒の劣化防止と低S／C化
水蒸気改質触媒における硫黄被毒の影響
超高次脱硫による硫黄被毒の防止 |
| 4 | 水素にかかわるエネルギー効率 |
| 4.1 | 水素製造にかかわるエネルギー効率 |
| 4.2 | 水素の輸送・貯蔵にかかわるエネルギー効率
パイプラインによる水素の輸送
液体水素による水素の輸送・貯蔵
圧縮水素による水素の輸送・貯蔵
水素貯蔵材料による水素の輸送・貯蔵 |
| 4.3 | 水素吸蔵合金 |
| 4.4 | 有機系水素貯蔵材料 |
| 5 | 車載水素供給方式の比較 |
| 6 | おわりに |
|
| 第2編 水素製造技術 |
|
| 第1章 | 改質 |
| 1.1 | パラジウム系合金膜を利用した都市ガスからの水素分離型改質技術 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 都市ガスからの水素製造技術と水素分離型改質技術 |
| 3 | 40 Nm3／h級水素分離型リフォーマの開発 |
| 3.1 | 40 Nm3／h級試験機の構造 |
| 3.2 | 40 Nm3／h級試験機の性能 |
| 4 | 水素ステーションにおける水素供給 |
| 5 | 水素分離型改質技術の今後の課題と取り組み |
|
| 1.2 | 脱硫ガソリン改質による水素製造技術 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 脱硫ガソリン改質による水素の製造 |
| 2.1 | 改質炉の出口温度 |
| 2.2 | 改質炉の出口圧力 |
| 2.3 | S／C |
| 3 | JHFC横浜・大黒水素ステーション |
| 3.1 | 設計諸元と原料性状 |
| 3.2 | 装置概要 |
| 3.3 | プロセスフロー |
| 3.4 | リジェネバーナー |
| 3.5 | リジェネ燃焼 |
| 3.6 | 装置効率 |
| 4 | PSAの技術革新 |
| 5 | おわりに |
|
| 1.3 | 天然ガス改質による水素製造技術 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 天然ガスからの水素製造装置のプロセス |
| 2.1 | 改質部門
脱硫工程
水蒸気改質工程
CO変成工程 |
| 2.2 | 精製部門（PSA） |
| 2.3 | 主要操作因子の影響 |
| 3 | 最近のコンパクト水素製造装置の開発動向 |
| 3.1 | 水素ステーション向けコンパクト水素製造装置 |
| 3.2 | コンパクト水素製造装置のプロセス |
| 4 | 今後の見通し |
|
| 1.4 | 触媒水蒸気改質法を用いた廃プラスチックからの小規模な水素製造 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 廃プラスチックの熱分解・水蒸気改質システム |
| 3 | プラスチックの熱分解・触媒改質による水素製造の実証実験 |
| 3.1 | プラスチックの熱分解挙動 |
| 3.2 | 改質温度が水蒸気改質に及ぼす影響 |
| 3.3 | 滞留時間が水蒸気改質に及ぼす影響 |
| 3.4 | 水蒸気比が水蒸気改質に及ぼす影響 |
| 4 | まとめ |
|
| 1.5 | 接触水蒸気改質を用いた廃ガラスおよび廃塩ビからの水素製造技術 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 塩ビおよびガラスの生産および排出 |
| 2.1 | 塩ビ |
| 2.2 | ガラス |
| 3 | 塩ビのリサイクル技術 |
| 4 | 接触水蒸気改質による廃塩ビからの水素製造 |
| 4.1 | 塩ビの分解 |
| 4.2 | 廃塩ビの接触水蒸気改質 |
| 5 | おわりに |
|
| 第2章 | 酵素反応（発酵・光合成） |
| 2.1 | 発酵による水素生産 |
| 1 | 発酵とは |
| 2 | 微生物が発酵で水素発生する理由 |
| 3 | 基質として利用する物質 |
| 3.1 | グルコース |
| 3.2 | スクロース |
| 3.3 | セルロース |
| 3.4 | デンプン |
| 3.5 | マンニトールとアルギン酸 |
| 3.6 | グリセリン |
| 4 | 発酵水素生産の利点 |
| 5 | おわりに |
|
| 2.2 | 光合成生物を利用した水素生産技術 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 水素を生産する生物とその酵素 |
| 2.1 | 水素生産生物 |
| 2.2 | 水素生産に利用できる酵素と反応
ヒドロゲナーゼ反応
ニトロゲナーゼ反応 |
| 3 | 各種光合成生物による水素生産 |
| 3.1 | 光合成細菌のニトロゲナーゼ系を利用した水素生産 |
| 3.2 | 酸素発生型光合成生物のヒドロゲナーゼ系を利用した水素生産 |
| 3.3 | シアノバクテリアのニトロゲナーゼ系を利用した水素生産 |
| 4 | シアノバクテリアのニトロゲナーゼ系を利用した水素の生産性向上に向けた遺伝子工学的改良 |
| 4.1 | 光生物的水素生産にシアノバクテリアのニトロゲナーゼ系を提案する理由 |
| 4.2 | ヒドロゲナーゼ関連遺伝子変異株の作製 |
| 4.3 | ニトロゲナーゼ関連遺伝子変異株の作製 |
| 4.4 | 今後の改良の必要性 |
| 5 | おわりに |
|
| 2.3 | 乾式メタン発酵と水素製造 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 有機廃棄物のカスケード利用 |
| 3 | 乾式メタン発酵とその阻害要因としてのアンモニア |
| 4 | アンモニア濃度の制御方法 |
| 5 | アンモニア除去・回収工程を取り入れた乾式嫌気消化プロセスの開発 |
| 5.1 | アンモニア除去汚泥のメタン発酵 |
| 5.2 | 脱水汚泥からのアンモニアおよびメタン生成 |
| 5.3 | 連続乾式メタン発酵の検討と解析 |
| 5.4 | ベンチリアクタの設計・製作・運転 |
| 5.5 | ベンチリアクタ運転結果 |
| 6 | まとめ |
|
| 第3章 | 触媒 |
| 3.1 | 一酸化炭素選択酸化触媒による高純度水素の効率的製造技術―新触媒の開発とその機能― |
| 1 | はじめに |
| 2 | 選択性と活性 |
| 3 | 中間体と反応機構 |
| 4 | おわりに |
|
| 3.2 | Ni 触媒を用いたセルロースガス化による水素製造 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 実験 |
| 2.1 | 触媒の調製 |
| 2.2 | 触媒の活性測定 |
| 2.3 | 触媒のキャラクタリゼーション |
| 3 | 実験結果と考察 |
| 3.1 | 500 ℃における反応結果
水素およびガス生成物の生成量
タール・チャーの生成量
カーボンの析出量
Ce担持の効果
Rh系触媒との比較 |
| 3.2 | 600 ℃における反応結果（反応温度の影響） |
| 3.3 | 担持Niの存在状態 |
| 3.4 | セルロースガス化経路 |
| 4 | まとめ |
| 5 | 今後の展望 |
|
| 3.3 | 触媒層を利用したCO2を発生しないエタノールからの水素製造装置の開発 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 通電加熱アルマイト触媒によるエタノールの水蒸気改質の研究 |
| 2.1 | 通電加熱アルマイト構造体 |
| 2.2 | 触媒調製法 |
| 2.3 | 触媒性能評価 |
| 2.4 | 通電加熱試験 |
| 2.5 | 通電加熱アルマイト触媒とCO2吸収セラミックスを用いたエタノールの 水蒸気改質反応
CO2吸収セラミックスの調製法
エタノール水蒸気改質反応へのCO2吸収セラミックスの効果 |
| 2.6 | 箱型反応器の提案 |
| 3 | おわりに |
|
| 3.4 | 金属イオンドーピングを利用したバンドエンジニアリングによる可視光応答性チタン系酸化物光触媒の開発 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 金属イオンドーピングによる可視光応答性酸化物光触媒の設計 |
| 3 | 遷移金属ドーピング系光触媒 |
| 4 | 共ドーピング系光触媒 |
| 5 | 二段階励起型光触媒系による可視光照射下での水の完全分解－ドーピング系光触媒の利用－ |
| 6 | おわりに |
|
| 3.5 | 窒化物光触媒による水素製造技術 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 窒化物光触媒の電気化学評価システム |
| 3 | 電気化学的性質 |
| 3.1 | GaNのバンド端位置 |
| 3.2 | InGaN系のバンド端位置 |
| 3.3 | 光誘起電流に対する結晶性の影響 |
| 4 | 窒化物光触媒による水素発生 |
| 4.1 | 電解液による違い |
| 4.2 | InGaN系の場合 |
| 5 | おわりに |
|
| 3.6 | 常温下での光触媒反応による水とメタンからの水素製造技術 |
| 1 | 光触媒的水素生成 |
| 2 | 酸化チタン光触媒による水とメタンからの水素生成 |
| 3 | 高活性触媒の設計指針 |
| 4 | システムの効率 |
| 5 | 今後の展望 |
|
| 第4章 | 分離 |
| 4.1 | 高性能水素分離用合金膜材料の開発 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 研究動向 |
| 3 | 金属膜による水素分離の原理 |
| 4 | Pd合金とその問題点 |
| 5 | 非Pd系合金膜 |
| 6 | 今後の展開 |
|
| 4.2 | 高純度水素の長期安定供給を可能にするパラジウム系薄膜の新規調製法 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 金属薄膜調製のポイント |
| 3 | 応力緩和空間層を有する金属薄膜の調製 |
| 4 | 水素選択透過性能と長期安定性 |
| 4.1 | パラジウム薄膜 |
| 4.2 | パラジウム合金薄膜 |
| 5 | まとめ |
|
| 4.3 | セラミック製高温水素分離用膜の開発 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 高温水素分離膜 |
| 3 | 新たな高温水素分離用多孔質セラミック膜の開発研究 |
| 3.1 | 新規パルス法によるメソポーラス陽極酸化アルミナ |
| 3.2 | ナノ粒子分散アモルファスシリカ系コンポジット膜 |
| 4 | おわりに |
|
| 4.4 | 化合物半導体薄膜を利用した高純度水素精製 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 半導体と水素の関係 |
| 3 | 半導体を用いた水素選択透過膜の動作原理 |
| 4 | 水素選択透過膜の構造 |
| 5 | おわりに |
|
| 第5章 | その他の注目技術 |
| 5.1 | 超臨界水を利用した水素製造技術 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 超臨界水ガス化の特徴 |
| 2.1 | 超臨界水の物性 |
| 2.2 | 反応溶媒としての超臨界水 |
| 2.3 | ガス化溶媒としての超臨界水の機能 |
| 3 | バイオマスの超臨界水ガス化による水素製造 |
| 3.1 | 木質系バイオマスの構造 |
| 3.2 | 反応平衡とプロセス評価
平衡組成
プロセス効率 |
| 3.3 | 無触媒・均一系触媒によるガス化
セルロース系バイオマスのガス化
リグニン系バイオマスのガス化
操作条件の影響
酸素添加処理 |
| 3.4 | 固体触媒によるガス化
固体触媒による低温ガス化の特徴
ルテニウム系触媒
ニッケル系触媒 |
| 3.5 | ベンチ・パイロットプラントによるバイオマスガス化 |
| 4 | メタノールの超臨界水ガス化による水素製造 |
| 4.1 | メタノールの超臨界水ガス化の特徴 |
| 4.2 | メタノール超臨界水ガス化の検討例 |
| 5 | 油・ポリマーの超臨界水ガス化による水素製造 |
| 6 | 今後の展望 |
|
| 5.2 | 原子力による水素生産 |
| 1 | 原子力による水素生産の特長 |
| 2 | 原子力による水素の製造方法 |
| 2.1 | 電気分解法 |
| 2.2 | 高温水蒸気電気分解法 |
| 2.3 | 熱化学分解法 |
| 2.4 | 原子力加熱・化石燃料水蒸気改質法 |
| 3 | 原子力水素製造システムと課題 |
| 3.1 | 製造システム |
| 3.2 | 製造コスト |
| 3.3 | 課題
製造規模
持続的大量供給の条件
製造プラントの安全性 |
| 4 | 原子力水素の利用分野 |
| 4.1 | 運輸部門における利用 |
| 4.2 | 石油・合成燃料における利用 |
| 5 | 原子力による水素生産の展望 |
| 5.1 | 電気分解 |
| 5.2 | 水蒸気改質 |
| 5.3 | 熱化学分解 |
| 5.4 | 探査的研究 |
| 5.5 | 配送網の整備 |
|
| 5.3 | 二酸化炭素回収型水素製造技術 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 水素製造の原理と従来法との比較 |
| 3 | 開発スケジュールおよび開発目標 |
| 4 | これまでの主な成果 |
| 5 | おわりに |
|
| 5.4 | 水電解による水素製造技術 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 水電解の基礎と性能評価方法 |
| 2.1 | 水電解の基礎事項 |
| 2.2 | 水素製造コストの評価法 |
| 3 | 水電解法 |
| 3.1 | アルカリ水電解 |
| 3.2 | 固体高分子形水電解 |
| 3.3 | 高温水蒸気電解法 |
| 4 | 水電解技術の今後の課題 |
|
| 第3編 貯蔵技術 |
|
| 第1章 | 水素吸蔵材料 |
| 1.1 | 水素吸蔵合金 |
| 1.1.1 | バナジウム系水素吸蔵合金からマグネシウム系水素吸蔵合金へ |
| 1 | はじめに |
| 2 | バナジウム系水素吸蔵合金―低圧用合金とハイブリッドタンク用合金― |
| 3 | マグネシウム系水素吸蔵合金―超積層合金― |
| 4 | まとめ |
| 1.1.2 | ゾル―ゲル処理による水素吸蔵合金への耐水性付与 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 典型的な水素吸蔵合金の水素吸蔵に及ぼす水分の影響およびゾル―ゲル処理による対策 |
| 3 | SG処理の改良と弾性ゾル―ゲル処理（SSG処理） |
| 4 | おわりに |
| 1.1.3 | 新しい溶製法を用いたマグネシウム系水素吸蔵合金の開発 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 水素吸蔵合金の作製方法 |
| 3 | 新しい溶製法によるマグネシウム系水素吸蔵合金の開発例 |
| 4 | 今後の課題と展開 |
|
| 1.2 | 無機系材料 |
| 1.2.1 | 高水素吸蔵特性を持つ酸化ニオブ添加マグネシウム微粉末の開発 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 水素放出特性に与える添加物効果 |
| 3 | 室温での高速水素吸蔵 |
| 4 | 水素吸蔵材料・水素貯蔵材料としての展望 |
| 5 | おわりに |
| 1.2.2 | メカノケミカル法によるグラファイト系およびリチウム系水素貯蔵材料の研究 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 水素化グラファイトをベースにしたLi―C―H系材料の水素貯蔵特性 |
| 3 | リチウムをベースにしたLi―Mg―N―H系材料の水素貯蔵特性 |
| 4 | おわりに |
| 1.2.3 | 水素貯蔵材料として注目される新規マグネシウム―遷移金属系水素化物 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 超高圧合成法によるFCC型水素化物の創製 |
| 3 | FCC型新規水素化物の精密構造解析 |
| 4 | FCC型水素化物の水素放出特性 |
| 5 | 高圧合成法とMA法の類似性 |
| 6 | スパッタリング法によるFCC型Mg―遷移金属系薄膜の作製と利用技術 |
| 7 | おわりに |
| 1.2.4 | 錯体系水素貯蔵材料の研究開発 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 錯体系水素化物 |
| 3 | 水素貯蔵材料の要求特性 |
| 4 | ナノ複合化による錯体系水素化物の高性能化 |
| 4.1 | 反応速度の向上
触媒添加
触媒のサイズ効果
極限反応 |
| 4.2 | 熱力学的安定性の制御
ナノ複合化 |
| 5 | おわりに |
|
| 1.3 | 有機系材料 |
| 1.3.1 | シクロヘキサン系水素貯蔵材料の特性向上研究 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 研究概要 |
| 3 | 研究成果の現状 |
| 3.1 | 膜モジュール型反応器の開発 |
| 3.2 | 水素解離透過材料の設計 |
| 3.3 | 熱物性およびプロセス設計 |
| 3.4 | メンブレンリアクターの試作と実証試験 |
| 4 | おわりに |
| 1.3.2 | 炭素系水素貯蔵材料の評価法と貯蔵法 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 水素貯蔵における炭素系材料の位置付け |
| 3 | 水素吸着の特殊性と吸着量評価法 |
| 4 | 炭素系材料の水素貯蔵能と水素吸着状態 |
| 5 | コンピュータ・シミュレーションによる研究 |
| 6 | 展望 |
| 1.3.3 | 有機系水素貯蔵材料デカリンの合成技術 |
| 1 | はじめに |
| 2 | テトラリンからのデカリン合成 |
| 3 | ナフタレンからのデカリン合成 |
| 4 | おわりに |
|
| 第2章 | 液化貯蔵技術 |
| 2.1 | 高効率液化技術 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 液体水素の特性 |
| 3 | 気体の液化 |
| 3.1 | 最小液化仕事 |
| 3.2 | 液化機の効率 |
| 4 | 水素液化プロセス |
| 4.1 | J―T膨張と逆転温度 |
| 4.2 | 水素ガスの精製 |
| 4.3 | オルソ―パラ変換熱 |
| 5 | 最近の水素液化機 |
| 6 | 新しい高効率水素液化プロセス |
| 7 | おわりに |
|
| 2.2 | 磁気冷凍液化技術 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 磁気冷凍法の原理および開発動向 |
| 3 | 磁気冷凍法による水素の液化 |
| 3.1 | 磁気冷凍試験装置 |
| 3.2 | 水素液化実験 |
| 4 | おわりに－磁気冷凍液化技術の課題－ |
|
| 2.3 | 液体水素の輸送・貯蔵 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 液体水素の物性 |
| 3 | 各水素貯蔵媒体の貯蔵効率 |
| 4 | 液体水素貯蔵容器の断熱構造 |
| 5 | 水素自動車用液体水素容器の技術動向 |
| 5.1 | 扁平型容器の開発と軽量化 |
| 5.2 | 液体水素容器の低コスト化 |
| 5.3 | 低温高圧水素容器 |
| 6 | おわりに |
|
| 第3章 | 圧縮ガス貯蔵技術 |
| 3.1 | 高圧水素貯蔵容器の開発 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 高圧水素複合容器の技術基準の制定 |
| 3 | 複合容器の種類と構造および製造プロセス |
| 3.1 | 複合容器の種類と構造 |
| 3.2 | アルミニウム合金ライナC―FRP容器の製造プロセス |
| 3.3 | プラスチックライナC―FRP容器の製造プロセス |
| 4 | 高圧水素貯蔵方式の自動車への適用事例 |
| 5 | FCV用高圧水素容器の要求性能 |
| 6 | FCV搭載用高圧容器の開発状況 |
| 6.1 | FCV燃料装置ユニット |
| 6.2 | さらなる高圧化に向けて |
| 7 | 高圧水素供給インフラの開発 |
| 7.1 | 高圧水素輸送用複合容器の開発 |
| 7.2 | 高圧水素充填所蓄圧容器への複合容器適用の課題 |
| 8 | 今後の技術課題 |
| 8.1 | Type 3容器ライナ材料の水素脆化 |
| 8.2 | Type 4容器ライナ材料の耐久性 |
| 9 | まとめ |
|
| 3.2 | 超高圧水素ガス圧縮機の開発 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 超高圧水素ガス圧縮機の開発経緯 |
| 3 | 空冷オイルレス・ピストン式圧縮機 |
| 4 | 超高圧水素ガス圧縮機の主要仕様 |
| 5 | 超高圧水素ガス圧縮機の開発課題 |
| 6 | シミュレーションソフトの概要 |
| 6.1 | 基礎式 |
| 6.2 | アウトプット |
| 7 | 開発課題に対する対応 |
| 7.1 | ピストンリングの摩耗 |
| 7.2 | 各部の機械的強度 |
| 7.3 | 材料のブリスタ、水素脆性 |
| 8 | 今後の課題 |
|
| 3.3 | 35 MPa級高圧水素ガス用樹脂ホースアセンブリの開発 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 使用状況 |
| 3 | 課題と要求性能 |
| 4 | ホース仕様 |
| 5 | ホースアセンブリ性能 |
| 6 | 他分野への展開 |
| 7 | おわりに |
|
| 第4編 インフラ技術 |
|
| 第1章 | 水素ステーション―来るべき水素社会における水素ステーションの将来像― |
| 1 | はじめに |
| 2 | 水素ステーションの技術開発状況と課題 |
| 2.1 | 世界の実証試験プロジェクトの現状 |
| 2.2 | 日本のWE―NETプロジェクトとJHFC実証試験プロジェクトで得られた成果 |
| 2.3 | 水素ステーションの課題 |
| 3 | 水素コストの現状とコスト低減の課題 |
| 3.1 | 低コスト水素を供給できる水素ステーションのシステム |
| 3.2 | 水素ステーションの運転管理 |
| 4 | 今後の商業用水素ステーション |
| 4.1 | 導入初期のステーション |
| 4.2 | 普及期のステーション |
| 4.3 | 将来理想とされるステーション |
| 5 | おわりに |
|
| 1.1 | 固定水素ステーションの現状 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 水素ステーションの建設 |
| 3 | 水素ステーションの特徴 |
| 4 | 水素ステーションの運用 |
| 4.1 | 水素の充填実績 |
| 4.2 | 水素の品質
水素純度の確認
水素ステーションの排出成分の分析 |
| 4.3 | 水素充填に関する技術課題の検討 |
| 4.4 | 水素ステーションのトラブル事例
改質管出口部の損傷
緊急離脱カプラからの微量水素漏洩
金属フレキシブルチューブ製充填ホースからの水素漏洩 |
| 5 | 水素ステーションのエネルギー効率 |
| 5.1 | エネルギー効率の算出 |
| 5.2 | エネルギー効率の改善 |
| 5.3 | 実用化段階の水素ステーションの効率の試算 |
| 6 | おわりに |
|
| 1.2 | 移動式水素ステーションの現状 |
| 1.2.1 | 充填圧力70メガパスカル対応の燃料電池車向け移動式ステーションの開発 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 70 MPa移動式水素ステーションの概要 |
| 2.1 | 基地設備 |
| 2.2 | 70 MPa移動式水素ステーション設備
圧縮機
蓄圧器
ディスペンサユニット
制御 |
| 3 | 保守・保安 |
| 4 | まとめ |
| 1.2.2 | 燃料電池自動車用液体水素型移動式ステーションの開発 |
| 1 | 開発の経緯 |
| 2 | ステーションの仕様 |
| 3 | 水素黎明期における活用例と今後の研究課題 |
|
| 第2章 | 水素ガスセンサ |
| 2.1 | パラジウム―DNAハイブリッドナノマテリアルを用いた高性能室温作動小型水素センサ |
| 1 | はじめに |
| 2 | 金属ナノ構造体 |
| 2.1 | ナノワイヤ |
| 2.2 | ナノグリッド |
| 2.3 | ナノパーティクル |
| 3 | 水素センサ応用 |
| 4 | おわりに |
|
| 2.2 | 光ファイバを用いた水素センサの開発動向 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 水素の安全性と光ファイバ水素センサの利点 |
| 3 | 光ファイバ水素センサの動作と種類 |
| 4 | 光ファイバ水素センサに用いられる感応物質 |
| 4.1 | パラジウム |
| 4.2 | 貴金属触媒担持酸化タングステン |
| 5 | 光ファイバ水素センサの研究開発例 |
| 5.1 | オプトード方式一色素感応物質 |
| 5.2 | オプトード方式―マイクロ・ファブリ・ペロー干渉計 |
| 5.3 | マッハ・ツェンダ型干渉方式 |
| 5.4 | ファイバブラッグ回折格子（FBG）方式と長周期ファイバ回折格子（LPFG、LPG）方式 |
| 5.5 | エバネッセント波吸収方式 |
| 6 | 光ファイバ水素センサシステムを用いた高次元計測技術 |
| 7 | Pt／WO3薄膜を感応クラッドとして用いたエバネッセント波吸収型光ファイバ水素センサの応答特性 |
| 7.1 | 感応クラッドの作成 |
| 7.2 | 光ファイバ水素センサの作成と検知特性 |
| 8 | まとめ |
|
| 2.3 | EMF型水素センサ ―特徴と動作原理― |
| 1 | はじめに |
| 2 | EMF型水素センサの特徴 |
| 3 | 動作原理 |
| 4 | まとめ |
|
| 2.4 | プロトン親和力を使った水素ガスセンサ |
| 1 | はじめに |
| 2 | 開発の背景 |
| 3 | 水素ガスのプロトン化と動作原理 |
| 4 | 水素分子の解離と水素ガスセンサの特性 |
| 5 | 環境テスト |
| 6 | 伝導キャリアの決定 |
| 7 | 結晶構造から見たセンサ感度 |
| 8 | ペリレンならびに銅フタロシアニン顔料への拡張 |
| 9 | おわりに |
|
| 2.5 | 広濃度範囲検知が可能な熱電式水素センサの開発 |
| 1 | 水素ステーション安全対策としてのガスセンサ |
| 2 | マイクロ熱電式水素センサの開発 |
| 3 | 耐久性の課題 |
| 4 | 検知部の設計およびプロトタイプの作製 |
| 5 | まとめ |
|
| 2.6 | 高精度水素漏洩検知無線センサシステムの開発 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 無線センサシステムの概念 |
| 3 | FET型水素センサ |
| 3.1 | 構造と計測の原理 |
| 3.2 | 基本性能 |
| 3.3 | 信頼性 |
| 4 | センサノード |
| 4.1 | 構成 |
| 4.2 | 低電力化機能 |
| 5 | システムと表示系 |
| 5.1 | システム構成 |
| 5.2 | 通信規制機能 |
| 5.3 | 表示系 |
|
| 第3章 | 関連法規および国際標準化 |
| 3.1 | 高圧ガス保安法関係省令等の整備 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 法規制の再点検に至る背景 |
| 3 | 高圧ガス保安法関係省令等の改正経緯 |
| 4 | 高圧ガス保安法関係省令の改正概要 |
| 4.1 | 一般高圧ガス保安規則およびコンビナート等保安規則の主な改正点 |
| 4.2 | 容器保安規則および関係告示の主な改正点 |
| 5 | おわりに |
|
| 3.2 | 水素技術国際標準化（ISO／TC197） |
| 1 | はじめに |
| 2 | 国際標準化機構・ISOについて |
| 2.1 | 国際標準化機構・ISO（International Organization for Standardization）とは |
| 2.2 | 国際標準規格（ISO）の策定手順 |
| 2.3 | 国際標準文書について |
| 3 | 日本における水素関連国際標準化活動 |
| 4 | 海外における水素関連国際標準化活動 |
| 4.1 | 北米 |
| 4.2 | 欧州 |
| 4.3 | その他の地域 |
| 5 | ISO／TC197（水素技術）について |
| 5.1 | ISO／TC197の概要 |
| 5.2 | 組織、活動中のWG項目（活動経緯・審議中の規格）
組織―ISO／TC197国内対応体制
発行・文書化済みのTC／197項目
審議中の項目
ISO／TC197の具体的活動
日本としての重要WG項目と活動状況 |
| 5.3 | 水素技術・標準化の今後の検討項目
今後の標準化の対象
Ad―Hoc（準備委員会）―水素部品について |
| 6 | 国際標準化活動における日本の課題 |
| 7 | おわりに |
|
| 第5編 ロードマップ |
|
| 第1章 | 日本におけるロードマップ―NEDO燃料電池・水素技術開発ロードマップ― |
| 1 | はじめに |
| 2 | 経緯 |
| 3 | 「2006燃料電池・水素技術開発ロードマップ」の概要 |
| 3.1 | 全体の構成 |
| 3.2 | PEFC技術（定置用および自動車用） |
| 3.3 | DMFC技術、SOFC技術 |
| 3.4 | 水素の貯蔵技術 |
| 3.5 | 水素の製造技術 |
| 3.6 | 水素の輸送・供給技術 |
| 4 | おわりに |
|
| 第2章 | 米国におけるロードマップ |
| 1 | はじめに |
| 2 | 米国水素エネルギーロードマップの変遷 |
| 3 | 米国水素エネルギーロードマップの内容 |
| 3.1 | 水素製造 |
| 3.2 | 水素輸送 |
| 3.3 | 水素貯蔵
気体水素の貯蔵
液体水素の貯蔵
その他の水素貯蔵 |
| 3.4 | 水素利用
エンジンおよびタービン
燃料電池
水素利用技術の市場化への導入課題 |
| 3.5 | 水素エネルギーに関する応用的側面
教育活動
水素エネルギーに関する規格・標準化と広報活動 |
| 4 | まとめ |
|
| 第3章 | 欧州におけるロードマップ |
| 1 | はじめに―欧州における水素エネルギー・燃料電池の技術開発の経緯― |
| 2 | 欧州の水素・燃料電池ロードマップ |
| 2.1 | ハイレベルグループ（HLG）の提示した水素・燃料電池のロードマップ
水素エネルギー導入の位置付け
水素エネルギービジョン |
| 2.2 | 水素・燃料電池導入シナリオ
2020年導入目標値
水素製造技術のロードマップ
水素利用技術のロードマップ |
| 3 | まとめと今後の動き |
|
| 第6編 実証・実用事例 |
|
| 第1章 | 燃料電池 |
| 1.1 | 自動車用燃料電池の開発動向 |
| 1 | 燃料電池自動車の歴史的開発経緯 |
| 2 | PEFCに要求される要件 |
| 3 | 燃料電池市場としてのFCVの問題点 |
| 4 | FCV商用化のためのイノベーションシナリオ |
|
| 1.2 | 定置用燃料電池大規模実証事業 |
| 1 | はじめに |
| 2 | 定置用燃料電池大規模実証事業の概要 |
| 3 | 事業成果の概要 |
| 4 | 今後の予定 |
|
| 1.3 | モバイル用燃料電池の標準化動向 |
| 1 | はじめに |
| 2 | モバイル用燃料電池の開発動向 |
| 3 | 世界貿易機関WTO／TBT協定と国際標準 |
| 4 | 国際標準化活動基盤強化アクションプランと産業界の取り組み |
| 5 | IEC（International Electrotechnical Commission：国際電気標準会議） |
| 5.1 | 燃料電池技術委員会（IEC／TC105） |
| 5.2 | モバイル用燃料電池の国際標準化
TC105／WG8（安全要件）
TC105／WG9（性能試験法）
TC105／WG10（互換性） |
| 6 | 航空機内使用に向けた環境整備 |
| 7 | 研究機関との連携 |
| 8 | おわりに |
|
| 第2章 | 直接利用 |
| 2.1 | 新動力変換機構による水素直接噴射火花点火エンジンの開発 |
| 1 | はじめに |
| 2 | Zクランク機構の動作特性 |
| 3 | 水素直接噴射火花点火エンジン |
| 4 | 水素直接噴射火花点火エンジンの燃焼と性能 |
| 5 | 今後の課題 |
|
| 2.2 | 水素吸蔵合金を利用した自律駆動型アクチュエータの開発 |
| 1 | はじめに |
| 2 | A―MHAの構成と動作原理 |
| 3 | A―MHAを利用した海水交換装置の試作 |
| 4 | A―MHAの出力向上の可能性 |
| 5 | おわりに |
|
| 第3章 | 地域有効利用 |
| 3.1 | 福岡における水素プロジェクト |
| 1 | はじめに |
| 2 | 九州大学を核とした福岡における水素・燃料電池分野の取り組み |
| 2.1 | 教育への取り組み |
| 2.2 | 研究への取り組み |
| 2.3 | 普及啓発への取り組み |
| 3 | 九州大学水素キャンパス構想：キャンパスを水素モデル社会へ |
|
| 3.2 | 本庄・早稲田地区における水素プロジェクト |
| 1 | はじめに |
| 2 | G水素による水素エネルギーモデル社会の構築 |
| 2.1 | G水素の製造
アルミニウムの例 |
| 2.2 | G水素の輸送・貯蔵 |
| 2.3 | G水素の利用技術 |
| 3 | 技術開発の実施体制 |
| 4 | 開発目標 |
| 5 | 進捗状況 |
| 5.1 | MGHU |
| 5.2 | BGHU |
| 5.3 | IMHU |
| 5.4 | GHE―S |
| 6 | まとめ |
|
| 3.3 | 三重県における水素プロジェクト |
| 1 | はじめに |
| 2 | 三重県の製造業 |
| 3 | 三重県北勢地域のポテンシャル |
| 4 | 燃料電池の実証試験 |
| 5 | 国家プロジェクトへの参画と県内関連企業の育成 |
| 6 | 三重県水素エネルギー総合戦略会議 |
| 7 | 次世代エネルギーパークと啓発活動 |
| 8 | まとめ |
