Microsoft PowerPoint - 資料6-1水素安全.ppt

(1)

NEDO燃料電池・水素技術開発部 1

水素

安全利用等基盤技術開発

－事業概要及び成果－

平成

20 ₂₀

年

9

9 月

月

11

11 日

日

(

木

)

燃料電池・水素技術開発部

水素安全利用等基盤技術開発

第1回事後評価分科会

資料6-1

1.

事業の位置付け・必要性

背景

1

1 [

[

水素エネルギー社会実現の意義

]

水素トレーラー

(

輸送

)

水素製造プラント

(

製造

)

燃料電池自動車燃料電池自動車定置用燃料電池システム定置用燃料電池システム

(

利用・貯蔵

)

☆我が国のエネルギー供給の安定化・効率化

☆Cool Earth推進構想(CO

2

の排出半減)

☆都市部等地域環境問題(例 NOx、粒子状物質等)の解決

水素スタンド

(

貯蔵・充填

)

(2)

NEDO燃料電池・水素技術開発部 3 ①健康・医療基盤技術（１７プロジェクト） ②生物機能を活用した生産・処理・再資源化プロセス技術（４プロジェクト）ライフサイエンス分野 ①高度情報通信機器・デバイス基盤関連技術（１２プロジェクト） ②宇宙産業高度基盤技術（４プロジェクト）情報通信分野 ①ナノテクノロジー（９プロジェクト） ②革新的部材創製技術（１２プロジェクト） ①新製造技術（４プロジェクト） ②ロボット技術（３プロジェクト）新製造技術分野 ①温暖化対策技術（５プロジェクト） ②３Ｒ関連技術（１プロジェクト） ③化学物質のリスク評価・管理（５プロジェクト） ④次世代低公害車技術 ⑤民間航空機基盤技術（２プロジェクト）環境分野 ①固体高分子形燃料電池／水素エネルギー利用技術（１１プロジェクト） ②新エネルギー技術（１８プロジェクト） ③省エネルギー技術（９プロジェクト） ④環境調和型エネルギー技術（８プロジェクト）エネルギー分野「基盤技術研究促進事業」、「知的基盤創成・利用促進研究開発事業」等、３事業境界分野・融合分野及び関連分野「イノベーション実用化助成事業」「福祉用具開発推進事業」「エネルギー使用合理化技術戦略的開発（実用化開発フェーズ、実証研究フェーズ）」「産業技術研究助成事業」（若手研究者への研究助成。ライフサイエンス分野、情報通信分野、環境分野、ナノテクノロジー分野等が対象。）「国際共同研究助成事業」大学若手研究者等への研究助成企業の実用化開発の支援（大学シーズと企業ニーズのマッチング等）（優れた成果に係る開発のステップアップ等）連携連携ナショナルプロジェクト（１３１プロジェクト）ナノテクノロジー･材料分野人材育成（フェローシップ）その他（調査、成果普及等）

1.

事業の位置付け・必要性

背景

2 [NEDO

実施開発事業上の位置づけ

]

新エネルギー技術新エネルギー技術開発プログラム開発プログラムの ｢燃料電池/水素エ ネルギー利用｣部分にほぼ対応 NEDO燃料電池・水素技術開発部 4

1.

事業の位置付け・必要性

他事業との関連

水素社会構築

技術開発・実証研究・基準標準化は三位一体で推進

技術開発

社会実証

水素・燃料電池実証試験

プロジェクト(JHFC)

GO

水素安全利用等基盤技術開発

基礎・基盤研究

基準・標準化

・水素貯蔵材料先端基盤研究事業

・水素先端科学基礎研究事業

・水素社会構築共通基盤整備事業

2015年（平成27年）

頃、燃料電池自動車

の一般ユーザーへの

普及開始を想定

事業原簿Ｐ29

(3)

実施の効果

(

年度毎の予算推移

)

1.

事業の位置付け・必要性

事業原簿概要-2

合計：

117.2億円

車両関連機器に

関する研究開発

水素インフラに

関する研究開発

水素関する共通基

盤研究開発

8.3

22.7 平成

15 16 17 18 19 年度

４０

２０

0

2003 2004 2005 2006 2007

(単位：億円)

19.8

29.7

36.4 （支援研究部分）

1.

事業の位置付け・必要性

実施の効果

(

費用対効果

)

我が国産業全体への波及効果

○

○ 2010

2010

年

市場規模

1

1 兆円

兆円

雇用約

2

2 万人

万人

○

○ 2020

2020

年

市場規模

7

7 兆円

兆円

雇用約

15

15 万人

万人

(

いずれも推定値

)

0 10 20 1 2

0 2010 2020 (年)

10

20 (兆円)

(万人)

15万人

2万人

7兆円

1兆円

市場規模と雇用創出

0 2015

20xx (年)

燃料電池

自動車

0 1000 0 1 2 3

1000

1250

220 (万kW)

0 2010 2030 (年)

定置用燃料

電池ｼｽﾃﾑ

導入目標

※平成13年1月22日燃料電池実用化戦略研究会資料4 参照

一般ユーザー

への普及開始

（平成22年）（平成32年）（平成22年）（平成42年）（平成27年）事業原簿Ｐ1

(4)

2.

研究開発マネジメントについて

研究開発対象

70MPa級水素圧縮機（日立ｲﾝﾀﾞｽﾄﾘなど）液水ポンプ（MHI） 70MPa級水素充てん機（日立など）液体水素充てん機（岩谷産業など） 70MPa級水素樹脂ホース（横浜ゴムなど） 70MPa級水素圧力計(長野計器) 水素製造水素製造技術技術水素水素供給技術供給技術水素貯蔵技術水素貯蔵技術水素分離膜改質（東ガスなど）二酸化炭素分離型改質（ﾙﾈｯｻﾝｽ･ｴﾈｼﾞｰ・ﾘｻｰﾁなど）オートサーマル改質（帝石など）水電解（MHI）貯蔵材料（合金:JSW、日重化など、無・有機ﾊｲﾄﾞﾗｲﾄﾞ:豊田中研など）高圧タンク（ JFEコンテナなど）ハイブリッド車載タンク（ JARI、サムテック、日本重化）高圧安全弁（フジキン）液水ボイルオフ（ JARIなど）液水コンテナ（川重）有機ハイドライド（東理大、宇都宮大など）スラッシュ水素利用（ＭＨＩ）水素水素輸送輸送技術技術水素センサー熱電式（産総研、理研計器）固体酸化物（新コスモス）半導体（日立）次世代技術・支援研究次世代技術・支援研究革新先導研究(ｴﾈ総研) 国際共同研究研シナリオ研究(（株）三菱総研など) 国際標準・国際協力（エン振協など）事業原簿Ｐ22～28 NEDO燃料電池・水素技術開発部 8

2.

研究開発マネジメントについて

研究開発

スキーム

将来技術開発

国内対象

国際共同対象

車両関連機器に

関する研究開発

・車載水素タンク等

水素インフラに

関する研究開発

・水素ステーション

周辺技術

水素に関する共通基盤

技術開発

・水素貯蔵材料

・その他

水素安

全

利用等基

盤技

術開発

・水素貯蔵材料技術開発

・液体水素関連技術開発

・水電解技術開発

・水素センサー開発

支援研究

・国際標準・国際協力・導入シナリオ等検討事業原簿Ｐ22～28

(5)

2.

研究開発マネジメントについて

事業の経緯

H１２ H１３ H１４ H１５ H１６ H１７ H１８ H１９ H２０ H２１上期下期上期下期上期下期上期下期上期下期上期下期上期下期上期下期上期下期上期下期水素社会構築共通基盤整備事業高効率FCシステム実用化等技術開発（補助金）（運営費・交付金）燃料電池普及基盤整備事業（出資金）（委託契約）固体高分子形燃料電池システム普及基盤整備事業（運営費・交付金）（運営費・交付金）水素安全利用等基盤技術開発水素安全利用等基盤技術開発＜安全技術開発＞＜安全技術開発＞＜実用化技術開発＞＜実用化技術開発＞

NEDO独法化

ミレニアム事業

中間評価反映

中間評価

水素製造・輸送・貯蔵システム等技術開発 NEDO燃料電池・水素技術開発部 10

2.

研究開発マネジメントについて

開発工程

③ 水素に関する共通

基盤技術開発

革新的技術開発（１年事業）国際共同研究（約１年事業）

② 水素インフラに関す

る研究開発

①車両関連機器に関する

研究開発

19

15 平成年度

研究開発項目

16

▼中間評価

17

18

（2003）（2004）（2005）（2006）（2007）採択６件採択件終了１件１件終了終了２件

公募

採択件 13 20 終了２件採択 5件件採択 8件採択 9件採択 5件採択採択件９件採択件採択 11 12 11

追加公募

採択追加１件採択追加 6件採択追加 2件終了 6件安全技術開発関係は「水素社会構築共通基盤技術整備事業」へ４件 _終了事業原簿概要-1から2 &Ｐ29 事後評価

▼

(6)

2.

研究開発マネジメントについて

研究開発項目及び開発目標

（１）

② 水素インフラに関す

る研究開発

①車両関連機器に関する

研究開発

研究開発項目

・７０ＭＰａ級圧縮容器技術を確立する。・１週間まで水素の損失の無い車載用液体水素容器システムの技術を確立する。・７０ＭＰａ対応圧縮機、流量計、ディスペンサ等の技術を確立する。・ボイルオフロスを０.５％/日以下にする水素コンテナ技術を確立すると共に、液体水素直接高圧ガス化のための技術を確立する。・水素スタンド用水素製造技術として設備面積の削減を図るともに、１時間以内の起動停止及び燃料の多様化技術として、Ｃ８以上の燃料対応を検討する。事業原簿Ｐ４

目

標

2.

研究開発マネジメントについて

研究開発項目及び開発目標

（２）

③ 水素に関する共通

基盤研究開発

・有効水素貯蔵量：5.5質量％以上、放出温度：150℃以下の水素貯蔵材料について材料の絞り込みを行う。また、タンクシステムとして使用できるように改良する。

・

水素エネルギー価格が、既存システムと同等以下の水素コストを実現する。・応答性が良く検出濃度範囲（100ppmから４％）が広い水素センサを開発する。・革新的・先導的水素製造、輸送・貯蔵、利用技術を調査して、有望な技術の先行的な検証を行う。事業原簿Ｐ5

研究開発項目

目

標

・ＩＳＯ及びＩＥＡで活動を行い、水素に係わる国際標準等で重要な課題を抽出し、関連団体との整合を図り国際標準化の実現を支援する。・水素導入戦略を検討し、今後の技術開発の方向性を明確にするとともに必要に応じ検証、修正を加える。

(7)

2.

研究開発マネジメントについて

研究開発

体制（１）

（車両関連）（水素インフラ）（水素インフラ）液体水素圧縮水素、ハイブリッドタンク安全弁水素圧縮機水素充てん機液体水素水素製造(改質) 周辺技術 NEDO技術開発機構燃料電池・水素技術開発部・(株)フジキン・ (財)日本自動車研究所岩谷産業(株) 日本重化学工業(株) ・(独)産業技術総合研究所・(株)日立プラントテクノロジー (株)日立製作所・(株)日立製作所トキコテクノ(株) (株)フジキン・川崎重工業(株) ・三菱重工業(株) ・長野計器(株) ・横浜ゴム(株) 経済産業省・JFEテクノリサーチ(株)、 JFEコンティナー(株) ・(財)日本自動車研究所、サムテック(株)、日本重化学工業(株) ・帝国石油(株)、日揮ユニバーサル(株)、新日本製鐵(株) ・東京ガス(株)、三菱重工業(株)、日本特殊陶業(株)、日本製鋼所(株)、 (株)ＩＨＩ、福田金属箔粉工業(株) (国)岐阜大学、(国)東北大学、 (国)宇都宮大学、(国)名古屋大学、 (国)北見工業大学・(株)ﾙﾈｯｻﾝｽ・ｴﾅｼﾞｰ・ﾘｻｰﾁ、川崎重工業(株)、(株)ミクニ (独)産業技術総合研究所、 (国)神戸大学、(国)山口大学、 (国)九州大学、(国)京都大学事業原簿Ｐ27 NEDO燃料電池・水素技術開発部 14 （貯蔵技術）（水素センサー）（支援研究）国際標準・国際協力水素シナリオ（水素製造‐水電解）革新先導技術（液体水素）（共通基盤）化学系・(財)大阪科学技術ｾﾝﾀｰ (国)東北大学、(国)宇都宮大学三菱化工機 (株) (学)関西大学 (学)日本大学・(株)新日石総研 (学)東京理科大学・国際共同研究 (独)産業技術総合研究所 (国)東京大学清水建設(株) 等・(財)ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ振興協会・(独)産業技術総合研究所・(株)三菱総合研究所・(株)テクノバ・新コスモス電機(株) ・理研計器(株) (独)産業技術総合研究所・(株)日立製作所 (国)岡山大学・(財)大阪科学技術ｾﾝﾀｰ (独)産業技術総合研究所・(財)ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ振興協会 (国)東北大学 (財)日本自動車研究所 (株)ｲﾑﾗ材料開発研究所 (公)滋賀県立大学 (学)東海大学日本重化学工業(株) (株)日本製鋼所 (独)産業技術総合研究所合金系・岩谷産業(株) 、トキコテクノ(株) 、日立製作所、(独)産業技術総合研究所・三菱重工業(株) (国)東北大学無機系・太平洋セメント(株)、三菱重工業(株) (国)広島大学、(学)神奈川大学・(独)産業技術総合研究所・(株)豊田中央研究所 (国)東北大学・(財)ｴﾈﾙｷﾞｰ総合工学研究所・三菱重工業(株) （革新技術探索）経済産業省 NEDO技術開発機構燃料電池・水素技術開発部

2.

研究開発マネジメントについて

研究開発

体制（２）

事業原簿Ｐ28

(8)

①

水素供給インフラ技術員会（貯蔵技術を除く）

・外部有識者(学識経験者や関連産業界代表者等)の意見を参考に、計画・

成果を確認し、コメント等を開発へ反映させながら推進する。

②連絡会を設置

(

貯蔵技術関係

)

・情報を共有し、開発を推進。（「合金系合同連絡会」、「有機ハイドライド検討

会」及び「合金系水素貯蔵評価解析ワーキング」など）

③

70MPa水素ステーションに向けた「水素安全利用等基盤技術開発」

の開発状況等に関する説明会（

開発状況等に関する説明会（

JHFC

向け）

・JHFC（水素・燃料電池実証試験プロジェクト）－Ⅱでの採用を促す。

④テーマの加速（予算総額）

・平成17年度は3テーマ/6委託先、平成18年度は15テーマ/29委託先、及び

平成19年度は12テーマ/12委託先に対して加速を行なった。

2.

研究開発マネジメントについて

研究運営管理

事業原簿Ｐ29 NEDO燃料電池・水素技術開発部 16

2.

研究開発マネジメントについて

(1)ＮＥＤＯの独立行政法人化により、平成15年下

期から複数年契約で事業を推進

(2)中間評価を前倒しで平成16年度に実施し、平

成17年度以降の研究に反映

（３）平成17年開始の「水素社会構築共通基盤整備

事業」へ事業の一部（安全技術関係：安全基準

等）を移動

。

情勢変化への対応

事業原簿Ｐ29

(9)

2.

研究開発マネジメントについて

(1)中間評価により一部実施テーマを見直し。

Ｈ１７：6テーマ終了、7テーマ内容直し。

(2) 水素ステーション技術開発関連に対し、外部有識

者による水素供給インフラ技術委員会を設置し、

開発にフィードバック。また、貯蔵材料関連につて

は情報連絡会「合金系合同連絡会」、「有機ハイドラ

イド検討会」等によるテーマ間の情報共有を図る。

(3) 「燃料電池・水素技術ロードマップ2006」を作成し、

開発目標に反映。

中間評価への

対応

3

．成果概要

開発項目：（１）ライナー材料の選定（目的①、②）（２）付属品用金属材料の選定（目的①）（３）シール材料・構造の開発（目的①、②）（４）減圧弁の耐久性評価技術とシート材の開発（目的①、②）（５）70MPa級圧縮水素容器の開発（目的①）（６）充填中のガス・容器の温度予測モデル開発（目的①）

目的：

①70MPa級圧縮水素貯蔵技術の国産化

②容器における部品評価技術の確立

・ﾗｲﾅｰ形状・CFRP積層ﾊﾟﾀｰﾝ容器設計 FEM解析容器試作性能評価・破裂試験・圧力ｻｲｸﾙ試験ﾌｨｰﾄﾞﾊﾞｯｸ

「車両関連機器に関する研究開発」

【実施内容と目標】

スチールライナー → 内容積：35ﾘｯﾄﾙ，重量：70kg、水素貯蔵密度：1.96wt%

アルミライナー

→

:36ﾘｯﾄﾙ，

：40kg、

：3.38wt%

事業原簿Ｐ37～43

(10)

3.

成果概要

「車両関連機器に関する研究開発」

水素吸蔵合金と35MPa級圧縮水素容器

のﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ化による貯蔵量増大

目標

・水素重量貯蔵密度は、容器（内容積は

35～40L程度）を含めて1.8wt%以上

・水素容積貯蔵密度は、1.4kg（水素）

/40 L（容器内容積）以上

広口高圧タンク MHカートリッジ熱交換器

【実施内容と目標】

模擬MHｶｰﾄﾘｯｼﾞｱﾙﾐﾗｲﾅｰ日本発のコンセプトに世界をリード水素重量貯蔵密度：1.8wt% 充填量約1.2 kg、10 分間で約79 %充填達成事業原簿Ｐ63～70 NEDO燃料電池・水素技術開発部 20

3.

成果概要

液体水素タンクのボイルオフガスを水素吸蔵合金タンク（ MH タンク）に回収し、燃料電池スタック発電時の排熱で回収した水素をMH タンクから放出させ、これを発電用燃料として利用することで、水素損失を低減するシステム（蒸発率２％/dayの場合、１週間BOGゼロ）を開発する。（１）車載液体水素ﾀﾝｸのﾎﾞｲﾙｵﾌｶﾞｽ調圧ｼｽﾃﾑ（２）ﾎﾞｲﾙｵﾌｶﾞｽ回収用MHおよびMHタンク（３）ﾎﾞｲﾙｵﾌｶﾞｽ低減用液体水素燃料電池ｼｽﾃﾑを開発し、ボイルオフガス低減自動車用燃料電池システムの実証を行う。・ＢＯＧ回収用水素吸蔵合金としてＡＢ２系よりも高容量なＢＣＣ系水素吸蔵合金を採用し、ＭＨタンクの軽量化に成功した。・ＭＨタンクと調圧システムを組み合わせた結果、ＢＯＧ回収期間の延長が可能となり、蒸発率２％/dayの液体水素タンクでは、１週間分のＢＯＧを回収できる見通しを得た。 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 day Pr essur e(M PaG) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 水素流量 (NL/min .), B O G 回収量 (Nm3) LH2_圧力(MPa) LH2_P(MPa)_H17年度水素流量(NL/min.) BOG回収量(Nm3) BOG回収量(Nm3)_H17年度 P=0.50MPaGに到達するまでに3.2日間ボイルオフガスの回収回収した水素の発電への利用調圧システム MHタンクへの排熱供給 ボイルオフガスの回収回収した水素の発電への利用調圧システム MHタンクへの排熱供給

「車両関連機器に関する研究開発」

蒸発率２％/dayの液体水素タンクを想

定すると１週間外部へボイルオフガスを

排出しないシステムが構築可能なことを

確認した。

(11)

3

．成果概要

（成果評価）

「車両関連機器に関する研究開発」

に関する目標及び成果評価

①車両関連機器に関する

研究開発

研究開発項目

・７０ＭＰａ級圧縮容器技術を確立する。・１週間まで水素の損失の無い車載用液体水素容器システムの技術を確立する。事業原簿Ｐ37～70

目

標

結

果

○

3.

成果概要

「水素インフラに関する研究開発」

大容量（300Nm3_{/h）、高効率（圧縮効率73％）、コン} パクトな圧縮機を完成。数百時間程度の運転を実施。カードル改質器燃料電池車オフサイト型圧力10～20MPa 改質器オンサイト型圧力0.6MPa ディスペンサ水素圧縮機ユニットＨ2 Ｈ2 カードル蓄圧器ユニット２.２m ５.４５m クーラユニット受入タンク圧縮機本体

【実施内容と目標】

高効率、大容量な70MPa級水素ステーション用

水素圧縮機を開発する。

燃料単価低減オンサイト・オフサイト共用対応オンサイト・オフサイト単独対応機能安定運転 10,000ｈ以上 短寿命部品寿命燃料単価低減 73％ 45～55％ 全断熱効率 FCV普及期容量 300 Nm3_/h 20～200 Nm3_/h 容量 FCV走行距離延長 100MPa 40 MPa 吐出圧力目的 Ｈ19年度未開発目標 現状の技術項目 20% 60% 0 50 100 150 圧力（MPa）効率開発目標（73%）既存圧縮機（35MPa級､70MPa級）大幅な高効率化事業原簿Ｐ72～78

(12)

3.

成果概要

「水素インフラに関する研究開発」

70MPa充てん対応

（充てんカップリング）

商取引を念頭においた高圧水素ガス

の計量精度(流量計測技術）

安全性、操作性

（制御弁・遮断弁、緊急離脱カップリング、

充てん制御ソフトウェア）

充てん15万回以上耐久性 5～10分（150L容器）充填時間 ±1% 充てん精度 70MPa 充てん圧力目標仕様項目

開発目標仕様

流量計

充填カ

ップリング

カッ

プリ

ン

グ

緊急離脱

遮断弁/制

御弁

【実施内容と目標】

流量計、充填カップリング、各種弁、緊急離脱カップリング等の要素技術を完成。事業原簿Ｐ79～84 NEDO燃料電池・水素技術開発部 24

3.

成果概要

「水素インフラに関する研究開発」

LH

2

ｺﾝﾃﾅの製造技術の確立

・積層真空断熱材施工法改良によ

る断熱性向上

・安全化のために断熱材の複合化

ｺﾝﾃﾅ走行試験(2005.1.22) 液体水素輸送量：5.5m3 _{（充填率38%）} 輸送走行距離約600ｋｍ

図次試作ｺﾝﾃﾅによる走行試験

【実施内容と目標】

仕様・内容積：約43m3 _{（90%充填液重量：2.7ton ）} ・重量：約20ton（通行許可重量：24ton）・蒸発率：1%/day以下支持構造 (ﾃﾝｼｮﾝﾛｯﾄﾞ) (高断熱化）真空断熱層（高断熱化、高安全化、高容積効率）防波板(ｽﾛｯｼﾝｸﾞ防止）外槽 (軽量化) 内槽（軽量化）約 2.6m 約6m 海外先行メーカと同等の液体水素輸送技術を確立（液体水素コンテナ）。蒸発率：0.7%/day 事業原簿Ｐ104～109

(13)

3.

成果概要

「水素インフラに関する研究開発」

液体水素を直接高圧化できる液体水素ﾎﾟﾝﾌﾟの開発

目標

40MPa対応

充填流量：500Nm

3

_/h

燃料電池自動車蓄圧器（高圧水素ガス）液体水素ローリー（デリバリ）蒸発器ディスペンサ

液体水素昇圧ポンプ

液体水素貯槽

図

試作昇圧ポンプ

500Nm3_/h×2連式 =1000Nm3_/h シリンダ① (500Nm3_/h) シリンダ② (500Nm3_/h) 水素蓄圧器水素圧縮機圧縮機冷却機（チラー）低圧 40MPa

【実施内容と目標】

海外品を上回る、大容量（500Nm3_）、高効率（72%）な昇圧ポンプを完成。事業原簿Ｐ97～103 NEDO燃料電池・水素技術開発部 26

3.

成果概要

【実施内容と目標】

目標

・LHSV：20/h以下で、1,000h以上に

わたり平衡転化率の98％以上の灯

油オートサーマル改質用触媒を開

発するとともにその量産技術を確

立する。

LHSV=20, S/C=2.5, O2/C=0.5, 1atm, 5時間×7回 0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 時間（ｈ） H2 , C O , C O2 濃度（％） 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 CH 4 濃度（％） H2 CO CO2 CH4 灯油用ATR触媒として Rh0.5wt%/MgAlOx を開発 LHSV：20/h また、反応器自体は10分で起動可能開発触媒の起動停止を含む連続試験開発触媒外観

【原理と特長】

ＣmＨ2n+2 Ｏ2 Ｈ2Ｏ内部加熱ＣmＨ2n0p ＋ O2 → H2 ＋ CO/CO2 + Q(発熱）ＣmＨ2n0p ＋ H2O → H2 ＋ CO/CO2 + Q(吸熱）水素精製装置 CO変成器純水素改質器メリット・反応器が小型化・内部加熱のため応答性の向上

「水素インフラに関する研究開発」

事業原簿Ｐ110～116 0 100 200 300 400 500 600 700 0 20 40 60 80 経過時間[分] 温度[ ℃] ATR 水蒸気改質 起動開始10分

(14)

3.

成果概要

「水素インフラに関する研究開発」

【実施内容と目標】

水素分離型リフォーマーシステム開発

目標

・総合効率:80％以上(HHV)

バーナ燃焼排ガス予備触媒層膜モジュール角型反応管オフガス水素都市ガス＋水蒸気炉

【装置概要】

【原理と特長】

水素 H2 H2 H2 CO2 CH4 CO CH4 H2O 分離 CH₄+ 2H₂O 加熱都市ガス (CH₄) 水蒸気触媒水素分離管 (Pd合金膜) 水蒸気改質反応 CO2+ 4H2 現行システム純水素 CH4 H2O 改質器水素精製装置脱硫器ﾊﾞｯﾌｧｰﾀﾝｸ CO変成器省略可能総合効率80%の都市ガス改質型水素製造装置完成。事業原簿Ｐ117～123 NEDO燃料電池・水素技術開発部 28

「水素インフラに関する研究開発」に関する目標及び成果評価

② 水素インフラに関す

る研究開発

研究開発項目

・７０ＭＰａ対応圧縮機、流量計、ディスペンサ等の技術を確立する。・ボイルオフロスを０.５％/日以下にする水素コンテナ技術を確立すると共に、液体水素直接高圧ガス化のための技術を確立する。・水素スタンド用水素製造技術として設備面積の削減を図るともに、１時間以内の起動停止及び燃料の多様化技術として、Ｃ８以上の燃料対応を検討する。事業原簿Ｐ４

目

標

結

果

○

3

．成果概要

（成果評価）

(15)

3.

成果概要

吸蔵量が大きく放出温度が

低い材料の開発

目標

有効水素貯蔵量：5.5質量％以上

放出温度：150℃以下

組織微細化 0 1 2 3 4 5 6 0.01 0.1 1 300 ℃ 93.2 at% Mg- 6.8 at% Pd 超積層合金圧力 / MP a 水素濃度 / 質量 % 積層・接合圧延金属（反応性大）金属（吸蔵量大）超積層プロセスを活用した高容量合金製造超積層合金の水素吸蔵放出特性

【実施内容と目標】

製造方法の一例各種製法および組成で作製された合金の吸蔵量と放出温度の関係目標吸蔵量/放出温度を一緒に満足する材料に近づきつつある

「水素

に

関する共通基盤研究開発」

事業原簿Ｐ132～138 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 100 200 300 400 500 水素放出温度（℃）水素放出量（質量％）目標値ＡＢＣＤＥＦＧＨ NEDO燃料電池・水素技術開発部 30

3Mg(NH

₂

)

₂

＋8LiH

↔3Li

_2.667

MgN

₂

H

_1.333

＋8H

₂

水素放出量：5.5質量％(150℃)

1. マグネシウムアミド

[Mg(NH

₂

)

₂

]と水素化リチウム

(LiH)の3：8

混合物を

20時間ﾐﾘ

ﾝｸﾞ

することにより、150℃での

放出量が5.5 質量%を超えた。

2.脱水素(真空, 200℃, 24h)、

再水素化(10MPa, 200℃,

12h)、ﾐﾘﾝｸﾞ(室温, 20h) 後、

150℃で5.5質量%の水素を放

出した。

水素吸蔵量5.5質量% 放出温度150℃を達成

水素放出曲線

時間 /時間

-6

-4

-2

0

2

4

6

8 2hﾐﾘﾝｸﾞ

20hﾐﾘﾝｸﾞ

水素放出量

/質量％

_再水素化

3.

成果概要

「水素

に

関する共通基盤研究開発」

(16)

3.

成果概要

【実施内容と目標】

仕切板温水保温材ｲｵﾝ交換樹脂層 H2 O2 水の流れ発生酸素発生水素水ﾚﾍﾞﾙ水電解スタック水の流れ

構造の簡素化および高性能化により

コスト低減を図る。

目標

・効率：80％ＨＨＶ（＠2A/cm

2

_）

効率80%(HHV) ､装置コスト：72万円/(Nm3_{/h) 、} 電原単位：4.9kwh/Nm3_と試算。単セルで10,000h運転達成。ｱﾙｶﾘ型 A社 (15Nm3/hr×2) ｱﾙｶﾘ型 B社 (42Nm3/hr) 四国総研 (30Nm3_/hr) H16末時点（30Nm3/hr） H18末時点（30Nm3/hr） 300Nm3_/h 高電流密度機・機器ｺｽﾄ低減・ｽﾗﾘｰ塗布法採用・Pt使用量低減 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 装置コスト（千円/（Nm 3/hr)) 機器他スタック・ｾﾊﾟﾚｰﾀの簡素化・一体型自然循環ｼｽﾃﾑ採用・大容量化・高電流密度化

「水素

に

関する共通基盤研究開発」

事業原簿Ｐ185～191 NEDO燃料電池・水素技術開発部 32

3.

成果概要

H2＋O / 触媒 ⇒ H2O + heat ⊿T ⇒ 熱電効果電圧信号 SIGe熱電膜 触媒メンブレンヒーター

水素ステーションのマルチレベル安全システム用

水素検知器用センサーの開発

【実施内容と目標】

目標

検知範囲：10ppm～4% 応答時間：5秒以内コスト：従来品同等広濃度検知（0.5ppm ～5%）、高速動作（2.6秒）、ガス選択性を実現した水素センサを開発。有明水素ステーションでフィールド試験実施。

「水素

に

関する共通基盤研究開発」

(17)

3.

成果概要

「水素に関する共通基盤研究開発」

・実用的磁気冷凍として初めて、水素液化システムの実証に成功。液化効率50％以上、凝縮効率90%を達成。改良により、性能を約50%向上。・基本AMRサイクルを採用した試験機を構築。駆動機構等を改良。サイクルシミュレーションにより、多層化磁性体など性能向上を検討。・磁気冷凍水素液化プラントのシミュレーションにより、冷凍効率40% ％以上の見込み。液体窒素、LNG熱源の利用が有望。高効率水素液化の必要性製造貯蔵輸送利用水素技術水素用磁気冷凍システムの概念水素液化カルノーサイクル水素液化装置の高性能化・粒状ガーネット磁性材料を開発直径0.4mm製造技術を確立・磁性体充填密度を35%向上冷凍効率、能力が大きく向上（約50%) 高効率カルノーサイクル水素予冷用AMRサイクル・基本的AMRサイクル試験機を作製・水素液化磁気冷凍機の超電導磁石を共用 1.一気筒AMR(駆動力低減にダミー磁性体) 2.液化試験機の磁性体駆動機構を改造 (精密制御、熱侵入低減）カルノー型磁気冷凍機蓄冷型磁気冷凍機 AMRサイクルの基本形流体の流れ AMRの上下・室温,LNG(120K),液体窒素（77K）からの磁気冷凍・磁場：５T,基本磁性体Gdの特性を仮定液体水素製造モデルの計算液体水素生成量10kg/dayに必要な投入仕事・液体窒素熱源モデルがエネルギー的に優位・磁気冷凍のFOM=0.4～0.5 AMRサイクル解析例 0 200 400 600 800 1000 0 10 20 30 40 50 60 仮想 Th=80K 仮想 Th=100K DyAl2 Th=77K 吸熱量[ J] ΔT [K] 吸熱量の冷凍温度幅依存性事業原簿Ｐ232～238 実用的磁気冷凍として初めて、水素液化システムの実証に成功。液化効率50％以上、凝縮効率90%を達成。改良により、性能を約50%向上。粒状Dy-Gd-Alガーネット NEDO燃料電池・水素技術開発部 34

3.

成果概要

H19

H18

H17

H16

H15

H14

H13

H12

H20

水素安全利用等基盤技術開発（H15～H19）・既存規制の見直し等に資するための安全確認データの取得・評価試験・評価手法の確立・既存規制の見直し等に資するための安全確認データの取得・評価試験・評価手法の確立固体高分子形燃料電池普及基盤整備事業（H12～H16）車に載せる圧縮水素容器に関し・JARI S001, 002及び JIGA-T-S/12/04, S/13/04 を制定開発事業が支援した国際標準開発事業が支援した国際標準 ISO ISO（登録番号）：タイトル（登録番号）：タイトル 15916 ：水素システムの安全に対する基礎的考察 15594 ：空港における水素燃料供給設備 17268 ：水素充填コネクタ 16110-1：改質器－安全性 20012 ：水素ステーション 22734-1：水電解装置－工業用 ISO/PAS15594 ISO/TR15916 ISO/FDIS22734-1予定

「水素に関する共通基盤研究開発」：国際標準活動

並行実施事業

｢水素社会構築

共通基盤整備事

業｣で取得した

データを活用し

ながら国際標準

化に取り組む

水素社会構築共通基盤整備事業（H17～H21） ISO/DTS20012 ISO16110-1 ISO17268 国際標準化に貢献 ISO/TC197（水素技術) ：７WGに参加 ISO/TC22/SC21 ：2WGに参加 IEC/TC105(燃料電池) ：7WGに参加事業原簿Ｐ267～277

(18)

「水素に関する共通基盤研究開発」に関する目標及び成果評価

③ 水素に関する共通

基盤研究開発

研究開発項目

・有効水素貯蔵量：5.5質量％以上、放出温度：150℃ 以下の水素貯蔵材料について材料の絞り込みを行う。また、タンクシステムとして使用できるように改良する。・水素エネルギー価格が、既存システムと同等以下の水素コストを実現する。・応答性が良く検出濃度範囲（100ppmから４％）が広い水素センサを開発する。・革新的・先導的水素製造、輸送・貯蔵、利用技術を調査して、有望な技術の先行的な検証を行う。事業原簿Ｐ5

目

標

結

果

○

3

．成果概要

（成果評価）

・ＩＳＯ及びＩＥＡで活動を行い、水素に係わる国際標準等で重要な課題を抽出し、関連団体との整合を図り国際標準化の実現を支援する。・水素導入戦略を検討し、今後の技術開発の方向性を明確にするとともに必要に応じ検証、修正を加える。

○ 本事業にて得られた特許件数及び成果普及の一環

として実施した発表件数等の研究開発項目毎の内

訳は下記の通り。

3.

成果概要

特許、成果の普及等

事業原簿Ｐ35 出願（海外）登録車両関連機器に関する研究開発 26 11(3) 10(2) 1 3 インフラに関する研究開発 168 48(38) 96(9) 5 20 水素に関する共通基盤技術開発 1,096 471(413) 120(8) 4 46 合計 1,346 538(454) 226 (19) 10 75 特許口頭発表論文等（査読有）新聞発表等 56 8(0) 0 0 0 技術開発支援研究