水素 書籍
 
No.2172
プラントのDX化による生産性の向上、保全の高度化

★ グリーン水素製造の効率化、低コスト化に向けた触媒、セル、装置開発の最新事例!
★ 大規模サプライチェーン構築、水素の利活用で生まれるビジネスチャンス!

水素の製造とその輸送,貯蔵,利用技術

発刊予定 : 2022年9月  体 裁 : A4判 約500頁   定 価:88,000円(税込)  ISBN:978-4-86104-899-9


 
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■ 本書のポイント

・水素社会の実現に向けた各国の政策、企業の研究開発動向
・アルカリ型、PEM型、固体酸化物型水電解の高効率化とその装置の大型化
・人工光合成による水素製造の高効率化、常温・大気条件下で駆動する触媒開発
・水素キャリア、水素貯蔵材料の種類、特徴と最近の開発動向
・国際間水素サプライチェーン、都市、住宅街への輸送システムの構築
・水素貯蔵タンク、配管、シール材の高強度化、耐水素脆性向上とその評価法
・微量水素漏洩の選択的検知技術、車載用水素ディテクタの開発例
・燃料電池車に向けた水素精製、供給技術と不純物監視
・Power to Gasの市場と実現に向けた技術開発、コスト削減
・CO2と水素を原料としたメタン、メタノール、低級オレフィンの合成
・水素・アンモニア燃料の調達、輸送、貯蔵コストと導入の課題
・水素エネルギー利用システムを利用したオフィスビルからのCO2排出量削減

 

■ 執筆者(敬称略) 

(国研)産業技術総合研究所 遠藤成輝 西村あさひ法律事務所 松平定之
横浜国立大学 岡崎慎司 横浜国立大学 松澤幸一
千代田化工建設(株) 岡田佳巳 大阪大学 森浩亮
沖為工作室(同) 沖本真也 大阪大学 星本陽一
早稲田大学 花田信子 (国研)物質・材料研究機構 西宮伸幸
(株)ロボデックス 貝應大介 (株)バルカー 西原亮平
(株)IHI 鎌田博之 東北大学 石本淳
弘前大学 官国清 大陽日酸(株) 足立貴義
(国研)産業技術総合研究所 関和彦 (株)NTTデータ経営研究所 村岡元司
三菱重工業(株) 岩田光由 茨城大学 多田昌平
東芝エネルギーシステムズ(株) 吉野正人 バイオ水素(株) 谷生重晴
東京工業大学 宮西将史 スフェラーパワー(株) 中田仗祐
新コスモス電機(株) 宮ア洋 (株)神鋼環境ソリューション 中尾末貴
(株)X−Scientia 古山通久 (株)コベルコ科研 槌谷信彦
北海道大学 古川森也 鳥取大学 辻悦司
JFEコンテイナー(株) 高野俊夫 岩谷産業(株) 辻上博司
宇都宮大学 佐藤剛史 (株)イワテック 鶴丸将太朗
芝浦工業大学 佐藤豊人 横浜技術士事務所 田村元紀
(一財)エネルギー総合工学研究所 坂田興 山口大学 田中一宏
(株)KRI 阪井敦 京都大学 藤田健一
工学院大学 雑賀高 (国研)産業技術総合研究所 藤尾侑輝
横浜国立大学 三宅淳巳 TOTO(株) 徳留弘優
(株)東レ経営研究所 山口智也 山口大学 比嘉充
広島大学 市川貴之 (株)野村総合研究所 樋詰伸之
(一財)日本エネルギー経済研究所 柴田善朗 ヤマト・H2Energy Japan(株) 平瀬育生
(株)オーバル 若松武史 ENEOS(株) 蓑田愛
日本製鋼所M&E(株) 小田知正 電源開発(株) 野口嘉一
日本製鉄(株) 小薄孝裕 東京電力ホールディングス(株) 矢田部隆志
東京大学 小林修 (国研)物質・材料研究機構 齋藤明子
(株)堀場製作所 小林剛士

■ 目  次

第1章 水素社会に向けた研究開発、政策動向

第2章 水素の製造技術とその設備、材料技術

第3章 水素の輸送、貯蔵技術とサプライチェーンの構築

第4章 水素貯蔵タンク、配管の設計と計測技術

第5章 水素利用の取り組み、その将来像

◇第1章 水素社会に向けた研究開発、政策動向◇

1節 水素エネルギーシステムの大規模導入における国内外の政策動向
1.なぜ水素か?
 1.1 低炭素社会構築の必要性
 1.2 水素の必要性の検討
2.我が国の政策
 2.1 施策の基本的な考え方
 2.2 我が国の政策の経緯
3.各国・地域の政策
 3.1 EU
 3.2 オランダ 
 3.3 ドイツ
 3.4 フランス
 3.5 英国
 3.6 スペイン
 3.7 ノルウェー
 3.8 米国
 3.9 中国

2節 欧州における水素製造・利活用の最新動向
1.欧州市場における炭素価格見通し
2.2℃目標における水素の位置づけ
3.欧州における水素戦略
4.将来的な水素生産市場構造の見立て
5.各国の水素供給拡大に向けたシナリオ
6.欧州における水素製造・利活用に向けた拠点開発プロジェクト
 6.1 ケース1 英国のCCS基盤を活用したブルー水素を基盤とした拠点開発プロジェクト
 6.2 ケース2 オランダの輸入水素輸入拠点を目指した拠点開発プロジェクト
 6.3 ケース3 ドイツの洋上風力由来の電解水素を基盤とした拠点開発プロジェクト

3節 水素社会の実装に向けた欧州の戦略と取り組み動向
1.欧州における水素社会
 1.1 欧州における水素社会の構築は実装段階に
 1.2 欧州水素戦略の目標
 1.3 欧州水素戦略の主要な取り組み
2.欧州水素戦略の背景にあるものは?
 2.1 期待される広範な利用と二酸化炭素の排出量削減
 2.2 再生可能エネルギーだけでは困難な脱炭素化も水素で可能
 2.3 グリーン水素の生成技術で優位に立つ欧州
 2.4 依然として存在する課題
3.欧州における水素利用の展望と取り組み
 3.1 欧州水素ロードマップに見る水素活用の拡大に向けた取り組みの方向性
 3.2 欧州における水素社会の構築に向けた多様な取り組み
4.期待される市場と日本企業の事業機会
 4.1 巨額の投資
 4.2 欧州水素戦略は「協調」と「競争」にあり
 4.3 参入を進める日本企業

4節 中国における水素エネルギー産業のトレンドと主要企業の取り組み
1.水素社会に向けた研究開発、グローバル動向について
2.中国のNEV とカーボンニュートラル戦略
3.中国の燃料電池車市場動向
4.燃料電池車、中国企業動向
5.中国の水素エネルギー産業

5節 水素関連技術の普及の現状とビジネスチャンス獲得に向けて
1.水素関連技術の普及の現状と課題
 1.1 定置用燃料電池
 1.2 移動体用燃料電池と水素ステーション
2.ビジネスチャンス獲得に向けて
 2.1 Tesla社に学ぶ視点
 2.2 事業化に向けた視点

6節 水素の利活用に関する主な関連法と契約・法的留意事項
1.水素の利活用に関する主な関連法について
 1.1 ガス事業法の適用場面
 1.2 電気事業法の適用場面
 1.3 高圧ガス保安法の適用場面
 1.4 ガス事業法の一部規定の準用の場面
 1.5 その他の関連する法制度・規制
 1.6 今後の課題
2.水素事業に関する契約・法的留意事項

 

◇第2章 水素の製造技術とその設備、材料技術◇

1節 水素製造技術のとその規模、コストおよび今後の課題

2節 グリーン水素の役割・課題・今後の展開
1.Power to Gasの機能と分類
 1.1 グリーン水素製造専用のPtG
 1.2 VRE余剰電力からの水素製造
 1.3 卸売電力からの水素製造
 1.4 電力需給調整に水電解を利用
 1.5 PtGによるエネルギー貯蔵
2.水素の利用先
 2.1 発電用途
 2.2 既存水素用途のグリーン化
 2.3 既存インフラの活用やe-gas, e-fuel
3.PtGによるEnergy System Integration:電力とガスのネットワーク統合
 3.1 ガスネットワークによるVRE受入れ可能性
 3.2 PtGによるEnergy System Integrationの課題と便益
4.脱炭素化以外の重要な視点
 4.1 輸入水素の潜在的なリスク
 4.2 エネルギーセキュリティー改善・レジリエンス強化・安定供給・関連産業育成

3節 グリーン水素の製造のための水電解触媒
1.水電解の歴史と基礎
2.グリーン水素
3.アルカリ水電解
4.固体高分子形水電解
5.水電解によるグリーン水素製造
6.グリーン水素製造と水電解触媒

4節 アルカリ水電解の国内外動向,要素技術と高性能アノードの開発
1.国内外の動向
 1.1 国外の動向
 1.2 国内の動向
2.アルカリ水電解の特徴と課題
 2.1 アルカリ水電解の特徴
 2.2 各要素技術
 2.3 課題
3.高性能アノードの開発
 3.1 ペロブスカイト型複合酸化物
 3.2 ブラウンミラーライト型Ca2FeCoO5

5節 固体高分子電解質膜を利用した水電解式水素発生装置の高効率化、コスト低減
1.水素の用途
2.水素の供給方式
3・PEM水電解
 3.1 PEM水電解の原理・特長
 3.2 PEM水電解装置の概略構成
4.HHOGの製品群と適用分野

6節 固体酸化物形電解セル (SOEC) による水素製造とその高効率化
1.高温水蒸気電解の原理と特徴
 1.1 高温水蒸気電解による水素製造原理
 1.2 高温水蒸気電解の特長
 1.3 SOECの材料と構造
2.SOECによる電解特性
3.SOECを用いた水素製造システム
 3.1 システム概念
 3.2 SOEC水素製造システムの高効率化
4.実用化に向けた課題と展望

7節 高耐久性アニオン伝導膜の開発とアルカリ水電解による水素製造技術への展開
1.水電解による水素製造手法とその特徴
2.アニオン伝導膜の化学耐久性
3.芳香族アニオン伝導膜のアルカリ劣化機構の解析
4.市販アニオン伝導膜を用いたアルカリ水電解セルの開発
5.エーテルフリー型芳香族アニオン伝導膜を用いたアルカリ水電解セルの開発

8節 球状太陽電池を利用した水素の生成
1. 球状太陽電池
2.球状太陽電池を利用した水の電気分解
3.水電解用セルとその応用
4 水電解と燃料電池一体化

9節 水素透過膜電極を用いた水電解による水素製造と選択的水素化反応
1.水素透過性金属膜
 1.1 パラジウム膜の性質
 1.2 パラジウム膜の水素透過能
2.水素透過金属膜電極を用いた水電解
 2.1 原理と概要
 2.2 電極膜の構造
 2.3 水電解における透過水素量と温度・圧力の関係
3.水素透過金属膜電極を用いた水電解水素化
 3.1 原理と概要
 3.2 膜単独型
 3.3 膜表面改質型
 3.4 触媒層導入型

10節 粉末酸硫化物光触媒による水分解反応とその変換効率向上の条件
1.エネルギー変換効率(STH)と量子収率
2.過渡吸収分光法の原理および測定方法
3.光触媒中での光励起キャリアダイナミクス
4.STH向上への指針

11節 Zスキーム水分解可能な光触媒複合粒子膜によるソーラー水素製造
1.光触媒水分解とは
 1.1 水分解光触媒の材料設計と可視光応答化
 1.2 光触媒を利用した水分解反応機構
2.水分解デバイス
 2.1 水分解デバイスの特性と形態
 2.2 デバイスにおける課題
3.Zスキーム水分解可能な水分解光触媒印刷膜の開発
 3.1 水分解のための膜設計
 3.2 Zスキーム水分解可能な高結晶性光触媒微粒子の合成
 3.3 高結晶性光触媒微粒子膜の製膜と可視光Zスキーム水分解特性
4.塗布型光触媒シートの開発
 4.1 塗布型光触媒シートの設計
 4.2 金コロイドを導入した塗布型光触媒シート
 4.3 透明導電性コロイドを用いた光触媒シート
 4.4 光触媒シートにおける励起キャリアの時空間分布可視化
 4.5 塗布型光触媒シートを利用したソーラー水素製造実証

12節 水素分離膜と光触媒反応器を組み合わせた水素製造
1.膜ガス分離の特徴と複合化
2.分離膜の基礎
3.膜モジュール性能の計算による分離膜の目標性能の設定
4.候補となる分離膜素材
5.二段法の可能性

13節 バイオマスからの水素製造技術
1.乾燥バイオマスの水蒸気ガス化による水素製造技術
2.湿潤系バイオマスの超臨界水ガス化による水素製造技術
3.バイオマスの水素発酵による水素製造技術
4.バイオメタンを原料とする水素製造技術
5.バイオエタノールを原料とする水素製造技術

14節 バクテリアを用いた海藻バイオマスを原料とする水素製造技術と総合システム
1.水素生成バクテリアの現状性能と利用基質
2.水素発酵法の利点とバイオマス原料の問題
3.水素製造の原料コストを無料にする総合システム
4.発酵水素生産の正味エネルギー利用可能率
5.2050年達成目標の開発課題

15節 塩分濃度差を利用した水素製造技術
1.逆電気透析(RED)発電の原理
 1.1 SGEとは
 1.2 浸透圧発電と逆電気透析発電
 1.3 PRO発電の原理
2.RED発電とRED直接水素製造技術(RED-H2)
 2.1 RED発電の原理
 2.2 SGE変換効率の向上に必要な技術課題
 2.3 RED-H2の原理
3.実証規模RED-H2の発電量予測
 3.1 大型REDスタックの発電特性
 3.2 低抵抗膜を使用したスタックの発電特性
 3.3 新奇PF膜を用いたREDスタックの発電特性
 3.4 証規模RED-H2プラントの出力予測

 

◇第3章 水素の輸送、貯蔵技術とサプライチェーンの構築◇

1節 水素キャリアの種類、特徴および問題点とその対策
1.水素貯蔵方法のいろいろ
 1.1 物理的貯蔵と貯蔵材料による貯蔵
 1.2 材料による水素貯蔵のいろいろ
 1.3 水素の貨幣的役割
 1.4 既存のエネルギーキャリアと水素および水素キャリアとの比較
2.水素貯蔵材料の各論
 2.1 吸着材料
 2.2 有機液体水素キャリア
 2.3 格子間水素化物および錯体水素化物
 2.4 化学的水素
3.今後の方向性

2節 典型元素化合物を用いた粗水素条件下における触媒的水素化反応
   -有機ハイドライドを水素精製へ活用する基盤技術-
1.研究背景
 1.1 炭化水素資源からH2を製造する既存プロセス
 1.2 有機ハイドライド(LOHC)の活用
 1.3 典型元素化学種から成る高反応性ルイス酸-塩基会合体(FLP)
2.結果と考察
 2.1 粗水素を直接利用したQinの水素化反応
 2.2 混合ガスの適用範囲
 2.3 H4-Qinからの脱水素化反応
 2.4 粗水素条件における水素化を組み込んだH2精製プロセス(Proof of Concept)
 2.5 機構研究

3節 圧縮水素、液化水素の貯蔵、輸送、供給技術
1.圧縮水素
 1.1 圧縮水素の特徴
 1.2 圧縮水素の貯蔵
 1.3 圧縮水素の輸送・供給
 1.4 圧縮水素の課題
 1.5 水素ステーション
2.液化水素
 2.1 液化水素の特徴
 2.2 液化水素の輸送・供給
 2.3 液化水素の貯蔵

4節 磁気冷凍による水素液化とその材料技術
1.磁気冷凍の原理
2.磁気冷凍サイクルと磁気冷凍材料
3.磁気冷凍による水素液化応用への取り組み
4.磁気冷凍による水素液化を支える材料技術
 4.1 磁性体の選択
 4.2 磁気冷凍材料の実用形状加工

5節 メチルシクロヘキサン脱水素に有効な多元素合金触媒の開発
1.最適な第二金属の探索
2.第三金属導入によるPt3Feの高機能化
3.高性能化のメカニズム

6節 総合的な水素サプライチェーンに向けたSPERA水素システム
1.SPERA水素システム
 1.1 SPERA水素システムの工程
 1.2 SPERA水素システムの特長
2.SPERA水素システムの開発
 2.1 脱水素触媒開発
 2.2 技術実証
 2.3 国際間水素サプライチェーン実証
 2.4 国際間実証の各工程
3.総合的な水素サプライチェーン
4.2050年に向けたコストダウン技術開発
 4.1 MCHの直接製造技術
 4.2 MCHの直接利用技術

7節 アンモニア分解ガスをFCV用水素に精製する技術
1.FCV用水素ガス
2.アンモニア分解ガス
3.水素の精製方法
4.アンモニア分解ガスの精製方法の開発
 4.1 アンモニア分解水素発生装置のプロセスデザイン
 4.2 水素精製PSA装置のプロセス開発
5.アンモニア分解ガスの精製装置の開発

8節 燃料電池自動車用アンモニア分解器の開発
1.アンモニアの燃料電池への適用
2.アンモニア分解水素供給システム
 2.1 アンモニア分解器
 2.2 電気加熱式触媒を用いた分解器
 2.3 アンモニア分解器の実験と結果
 2.4 アンモニアからの水素生成時における残留アンモニア回収システムの開発
3.分解アンモニアによる水素供給システムを搭載した燃料電池車の走行解析
 3.1 分解アンモニア燃料電池車両の試作
 3.2 アンモニア分解システム搭載車両の走行シミュレーション

9節 水素貯蔵材料の種類、特徴と最近の開発状況
1.水素貯蔵材料の利点
2.水素貯蔵材料の水素吸蔵・放出反応
3.水素化物中の水素
 3.1 侵入型水素化物(電荷中性の水素)
 3.2 イオン結合性水素化物(ヒドリドH-)
 3.3 錯体水素化物(共有結合性の水素)
4.最近の動向

10節 水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵技術に関する取り組み
1.水素貯蔵方法の現状
2.水素吸蔵合金の特性
 2.1 概要
 2.2 水素吸蔵のメカニズム
 2.3 PCT線図
 2.4 水素吸蔵合金の繰り返し特性
3.水素貯蔵技術への応用
 3.1 可搬型への応用
 3.2 移動体への応用
 3.3 定置式水素貯蔵への応用
4.今後に向けて

11節 マグネシウムの水素吸蔵・放出特性改善と水素貯蔵タンクへの適用
1.マグネシウムの水素吸蔵・放出反応速度の改善
2.水素を熱媒体としたMgH2-カーボンナノチューブ複合体水素貯蔵タンク
 2.1 MgH2シートを用いた水素を熱媒体とする水素貯蔵プロセスの数値的解析
 2.2 MgH2-カーボンナノチューブ複合体の水素貯蔵特性

12節 イリジウム錯体触媒を用いた脱水素化反応に基づく水素製造ならびに水素貯蔵システム
1.メタノール水溶液からの水素製造
2.含窒素複素環式化合物を有機ハイドライドとする水素貯蔵システム

13節 水素の貯蔵・輸送に向けた連続フロー法による芳香環水素化反応
1.ポリシランーアルミナ固定化金属ナノ粒子触媒
2.芳香環水素化のためのポリシランーアルミナ固定化金属ナノ粒子触媒
 2.1 触媒と反応条件の最適化
 2.2 触媒の回収、再使用
 2.3 連続フロー系における触媒の高耐久性
 2.4 基質一般性
 2.5 フロー系における特異な反応加速
3.金属ナノ粒子触媒とLewis酸触媒との協調触媒系
 3.1 反応加速効果を示すLewis酸触媒の最適化
 3.2 Lewis酸触媒による芳香族化合物の水素化反応における反応加速の速度論的解析
 3.3 金属ナノ粒子触媒とLewis酸触媒との協調触媒系における基質一般性

14節 二酸化炭素/ギ酸相互変換を利用した水素貯蔵・放出を駆動する金属触媒
1.ギ酸からの水素放出反応
 1.1 塩基性高分子担持PdCu合金ナノ粒子触媒
 1.2 塩基性カーボン担持PdAg合金ナノ粒子触媒
 1.3 PdAg合金触媒の表面塩基性制御による重水素の選択合成
2.二酸化炭素の水素化によるギ酸合成反応
 2.1 塩基性層状複水酸化物担持シングルサイトRu触媒
 2.2 PdAg合金ナノ粒子担持TiO2触媒
3.二酸化炭素/ギ酸相互変換
 3.1 水素貯蔵・放出に向けたpHスイッチング駆動触媒
 3.2 水素貯蔵・放出に向けた光スイッチング駆動触媒

15節 CO2フリー水素輸送・供給技術とサプライチェーン構築
1.はじめに
 1.1 背景
 1.2 国内の政策動向
2.CO2フリー水素について
 2.1 CO2フリー水素の位置づけ
 2.2 水素の貯蔵・輸送技術
3.CO2フリー水素サプライチェーン構築の取り組み
 3.1 当社の脱炭素化に向けた水素事業の取り組み
 3.2 海外の水素源の開発状況
 3.3 国内の受け入れ拠点の整備

16節 柱上パイプラインによる水素輸送と安全性評価
1.水素柱上パイプライン構想
 1.1 水素柱上パイプラインの概要
 1.2 水素柱上パイプラインの基本構成と実証実験
2.安全性検討
 2.1 安全性検討の手順
 2.2 定性的リスクアセスメント
 2.3 水素の漏洩・拡散シミュレーション
 2.4 遮断弁の検討
 2.5 事故対応ガイドライン

17節 パッケージ型および移動式水素ステーションによる水素供給
1.はじめに
 1.1 水素製造と水素パイプラインの必要性
 1.2 普及初期対応に有効な経済的なパッケージ型水素ステーション
2.水素製造・精製
3.水素ステーション
 3.1 パッケージ型水素ステーション
 3.2 移動式水素ステーション

 

◇第4章 水素貯蔵タンク、配管の設計と計測技術◇

1節 高圧水素用ステンレス鋼の高強度と耐水素脆性の両立技術及びその溶接方法
1.開発鋼の性能
 1.1 開発思想
 1.2 機械的性質
 1.3 耐水素脆性
 1.4 疲労特性
2.開発鋼の溶接施工性
 2.1 ノンフィラー溶接技術
 2.2 フィラー溶接技術

2節 水素ステーション向け蓄圧器の要求特性と開発事例
1.各種の高圧水素容器
 1.1 各種の可燃性高圧ガス容器の概要
 1.2 水素ステーション用の高圧ガス容器の構造・構成材料
 1.3 水素ステーション用蓄圧器の機能と特徴
2.水素ステーション用蓄圧器の構成要素と設計上考慮すべき特性
 2.1 Type 3 容器とType 4容器の構成要素
 2.2 CFRP層の設計
 2.3 Type 3 ライナー用 アルミニュウム合金(A6061-T6)への材料要求
 2.4 Type 4 ボス用ステンレス鋼への材料要求
 2.5 Type 1 及びType 2 用低合金鋼への材料要求
3.水素ステーション用蓄圧器の規制と技術基準整備状況
 3.1 Type 1 対象:超高圧ガス設備に関する基準(KHKS 0220 (2020)設計要求事項
 3.2 Type 2 対象:炭素繊維強化鋼製圧力容器に関する技術文書,JPEC-TD 0008 (2020)
 3.3 Type 3 及びType 4 対象;KHKS 0225 圧縮水素蓄圧器用複合圧力容器に関する基準(2019)
 3.4 圧力設備における各種の強度設計法
4.技術開発への取組
 4.1 アルミ合金ライナーType 3複合容器の開発
 4.2 スチールライナー複合容器(Type 2容器)の開発

3節 高圧水素ガス用シール材料の評価と特性
1.ブリスター
2.高圧水素ガス環境下での使用を目指した開発品の評価
 2.1 低温特性
 2.2 機械的特性
 2.3 水素暴露試験
 2.4 高圧水素ガス圧力サイクル試験

4節 高圧水素環境、極低温環境中における材料強度評価
1.高圧水素ガス環境下材料評価技術
2.極低温材料評価技術
 2.1 液体ヘリウム試験の種類
 2.2 液体水素試験と液体ヘリウム試験の比較
 2.3 ヘリウム回収

5節 応力発光による高圧水素容器の寿命予知診断
1.水素貯蔵タンクと応力発光体
 1.1 水素貯蔵タンクの検査方法の現状と課題
 1.2 応力発光体と応力発光によるセンシング技術
2.応力発光による水素貯蔵タンク内の欠陥検査技術
 2.1 水素貯蔵タンク内の欠陥可視化
 2.2 水素貯蔵タンク内のき裂進展度定量化の基礎的検証

6節 材料の水素透過率測定と評価
1.実験方法
 1.1 皮膜の特性
 1.2 水素透過試験
2.実験結果と考察
 2.1 水素透過挙動
 2.2 皮膜の微細結晶構造と水素透過挙動

7節 高圧水素タンクの材料破壊、水素漏えい・拡散・着火燃焼に関する統合型連成解析
1.き裂伝ぱ現象の粒子法解析
 1.1 Peridynamicsモデル
 1.2 計算条件
 1.3 計算結果ならびに考察
2.高圧タンク隔壁き裂からの水素漏えい反応流に関する数値解析
 2.1 高圧水素漏えい反応性混相乱流に関する支配方程式
 2.2 計算手法ならびに計算条件
 2.3 数値解析結果ならびに考察
 2.4 既存実験結果との比較

8節 水素センサの特徴と応用技術
1.実用化されている水素センサ
2.半導体式センサ
 2.1 熱線型半導体式ガスセンサの原理と特徴
 2.2 熱線型半導体式ガスセンサの応用例
3.接触燃焼式センサ
 3.1 接触燃焼式ガスセンサの原理と特徴
 3.2 接触燃焼式センサの応用例
 3.3 車載用水素ディテクタへの応用
4.気体熱伝導式センサ
 4.1 気体熱伝導式ガスセンサの原理と特徴
 4.2 気体熱伝導式センサの応用例

9節 水素漏漏えい検知システムの高度化を目指した分布型水素センサの開発
1.分布型漏洩検知センサシステムの位置づけと構成
2.分布型センサシステムを実現するために必要な感応物質の種類と特性
 2.1 金属系水素感応物質
 2.2 酸化物系水素感応物質
 2.3 その他の新材料
3.分布型センサシステム構築に向けた近年の取り組み
 3.1 多点センサシステムに適用可能な超低コストガスセンサデバイスの開発
 3.2 分布型光ファイバ水素センサの開発

10節 水素計測用流量計の種類と特徴
1.水素計測用流量計に関わる法規
 1.1 労働安全衛生法
 1.2 高圧ガス保安法
 1.3 計量法
2.水素計測用流量計の概要
 2.1 水素計測用流量計の種類
 2.2 水素計測用流量計の仕様
 2.3 液化水素の計測
3.各種流量計の個別解説
 3.1 容積流量計
 3.2 渦流量計
 3.3 コリオリ流量計
 3.4 タービン流量計
 3.5 超音波流量計
 3.6 熱式流量計
 3.7 差圧流量計
 3.8 面積流量計

11節 燃料電池自動車の水素品質規格と水素製造、供給における不純物監視
1.カーボンニュートラルに貢献する水素
2.水蒸気改質、PSAによる水素生産
3.計測方法についての紹介
4.CCSによるブルー水素
5.グリーン水素生産
6.副生成水素の利用
7.水素の輸送

 

◇第5章 水素利用の取り組み、その将来像◇

1節 化石燃料の電化、水素化、アンモニア化への取組み
1.水素利用と電化による地球温暖化対策
2.電気の一次エネルギー化と水素利用(間接電化)
3.熱エネルギーの脱炭素化
4.生産工程のプロセス改革
5.Power to Gas
6.ガス体エネルギーとしての活用策
7.CO2フリー水素ガスの普及策
8.液体エネルギーとしての可能性
9.Power to Gasの実証

2節 水素・アンモニア燃料によるCO2フリー発電技術の開発状況と今後の課題
1.2050年カーボン二ュートラルに向けた水素・アンモニア燃料の政策的位置づけ
2.発電分野の現況
 2.1 世界の現況
 2.2 日本の現況
3.エネルギートランジションの重要性
4.石炭火力政策の現況
 4.1 非効率石炭火力のフェードアウト
 4.2 金融の脱炭素化
5.水素・アンモニア燃料
 5.1 水素・アンモニアとCCS
 5.2 主な水素キャリア
 5.3 水素・アンモニア燃料の燃焼特性
6.石炭火力のアンモニア混焼
7.水素・アンモニア燃料によるCO2フリー発電技術の開発状況
8.今後の水素・アンモニア発電の導入に向けた課題と方策

3節 SOFC発電システムMEGAMIEを用いたカーボンニュートラル社会に向けた取り組み
1.SOFC発電システムの構成
 1.1 円筒形SOFCの構成
 1.2 システム系統
2.東京ガス株式会社での実証(原理検証システム)
3.国立大学法人九州大学での実証(プロトタイプ)
4.NEDOプロジェクト:実環境下での運転実証
5.市場導入
 5.1 三菱重工製SOFC発電システムMEGAMIE
 5.2 三菱地所株式会社向けMEGAMIE
 5.3 株式会社安藤・間向けMEGAMIE
 5.4 アサヒビール向けMEGAMIE
 5.5 ドイツ・GWI向けMEGAMIE
6.大型SOFC発電システムの開発
7.今後の展開

4節 再エネ水素実証プラントによる、エネルギーバッファ/地域エネルギーメディアとしての水素への取組
1.イワテックと再エネ・水素事業
2.再エネと水素
3.イワテックの提唱する「地産地消水素サプライチェーン」
 3.1 水素に寄せられる社会の期待
 3.2 水素社会実現へ向けたイワテックの取組
4.イワテックの再エネ水素実証プラント
 4.1 プラントの概要
 4.2 実証テーマ
 4.3 運用コンセプト
 4.4 システム構成
 4.5 構成機器
 4.6 現状における結果

5節 建物付帯型水素エネルギー利用システム −合金開発から社会実装まで−
1.建物付帯型水素エネルギー利用システム
 1.1 建物付帯型水素システムの特徴
 1.2 非危険物水素吸蔵合金
 1.3 水素貯蔵 -水素吸蔵合金タンク
 1.4 水素製造 -水電解装置
 1.5 水素利用 -燃料電池  
2.システム構築と運転
3.最適運転計画
4.実建築物における運用 -郡山総合地方卸売市場での実証試験-
 4.1 オンサイトグリーン水素地産地消モデル
 4.2 オフサイトグリーン水素輸送・利用モデル
5.オフィスビルへの導入・社会実装 -清水建設(株)北陸支店 Hydro Q-BiC-

6節 秋田県能代市における再エネ電解水素の製造及び水素混合ガスの供給利用に向けた取組み
1.実証事業の狙いと概要
 1.1 実証事業の概要
 1.2 実証事業の狙い
 1.3 実証事業の実施体制
2.実証事業における主な活動
3.実証事業より得られた主な成果
 3.1 水素混合ガスの燃焼性を含めた利用特性
 3.2 水素混合ガスの輸送時の安全性
 3.3 水素混合ガスの都市ガス13A規格への自動調整プログラムの開発
4.経済性の検討
5.今後の展開の見通し

7節 メタネーション設備のプロセス設計と実験室規模設備
1.化学量論式
2.反応速度
3.反応平衡
4.反応シミュレーション
 4.1 断熱反応
 4.2 熱交換型反応
 4.3 熱交換型2段反応
5.反応器の熱交換(除熱)
6.ベンチ設備反応管の設計
 6.1 空冷反応器
 6.2 熱媒反応器

8節 二酸化炭素の水素化によるメタノール合成技術とその高効率化
1.報告されてきたメタノール合成触媒
2.CO2水素化反応機構
3.CO2活性化を促す触媒
 3.1 還元析出法の利用
 3.2 火炎噴霧熱分解法の利用
4.Cu/非晶質ZrO2:メタノール分解反応抑制を目的とした触媒

9節 CO2と水素を原料とした有価物合成とその触媒およびプロセス技術
1.CO2と水素を原料とした有価物合成
 1.1 CO2と水素から合成される代表的な有価物
 1.2 CO2からの有価物合成における熱力学特徴
2.CO2と水素を原料とした有価物合成プロセス
 2.1 合成ガス製造
 2.2 メタノール合成
 2.3 メタネーションによるメタン合成
 2.4 低級オレフィン類合成

10節 水素燃料電池を搭載したドローンの開発の取り組み
1.水素燃料電池ドローンの活用状況への期待
 1.1 水素燃料電池ドローンにおける 高圧ガスの安全のためのガイドライン概要
 1.2 ドローンに搭載する水素貯蔵用高圧ガス容器の要件
 1.3 経済産業大臣特別認可に係る事項
2.水素燃料電池ドローンの技術の概要・特徴
3.水素燃料電池ドローンの技術的課題
4.未来社会の水素燃料電池ドローン活用

水素 製造 貯蔵