水素エネルギー利用拡大に向けた最新技術動向(地球環境) [単行本]Ω

目次【第1編　概論】第1章　再生可能エネルギーを取り込むための水素貯蔵材料,液体水素と高圧水素1　はじめに2　エネルギー貯蔵システムと水素貯蔵材料3　水素エネルギーキャリア3. 1　水素貯蔵材料の水素密度3. 2　水素貯蔵材料の水素エネルギーキャリアへの利用3. 3　水素エネルギーキャリアのエネルギー効率と実証事業3. 3. 1　アンモニア3. 3. 2　液体水素3. 3. 3　有機ハイドライド4　二次電池4. 1　ニッケル水素電池用高解離圧水素吸蔵合金の特性4. 2　ハイブリッド水素電池4. 3　高解離圧MH電池5　水素・燃料電池システム(FC)6　おわりに第2章　水素エネルギーの利活用・市場の最新動向　　1　カーボンネットゼロ実現の鍵握る「水素」2　燃料電池トラック・バス開発・量産化に向けた世界の動向2. 1　米国で燃料電池トラックのビッグプロジェクトが進行中2. 2　欧州では多くの都市で燃料電池バスの導入計画2. 3　EVで世界市場を席巻する中国はFCVでも覇権を狙う2. 4　FCV世界シェア1位を目指す韓国2. 5　日本はFCV世界トップを守れるか?3　FCV 以外にも広がる水素燃料3. 1　フォークリフト3. 2　鉄道車両3. 3　船舶・航空機4　発電部門の脱炭素化5　産業部門の脱炭素化5. 1　鉄鋼業…水素還元製鉄5. 2　化学工業…カーボンリサイクル化学原料6　普及に向けた課題と展望6. 1　実用化にはコスト低減が必要6. 2　大量かつ低コストの再エネ水素が必要【第2編　水素の製造】第3章　電解法1　固体酸化物形電解セルを用いた高温水蒸気電解による水素製造1. 1　はじめに1. 2　高温水蒸気電解による水素製造原理1. 3　固体酸化物形電解セル材料および構造1. 4　高温水蒸気電解の特徴1. 4. 1　吸発熱特性1. 4. 2　水素製造原単位1. 4. 3　高温水蒸気電解の応用:H2OとCO2の共電解1. 5　実用化に向けた課題1. 6　おわりに2　プロトン伝導性酸化物を用いた水蒸気電解2. 1　イントロダクション2. 2　プロトン伝導性酸化物2. 3　水蒸気電解特性2. 4　課題と今後の展望第4章　人工光合成1　ヘマタイトメソ結晶光電極を用いた太陽光水素製造1. 1　はじめに1. 2　メソ結晶1. 3　ヘマタイトメソ結晶光電極の作製と光水分解性能1. 4　効率向上のメカニズム1. 5　おわりに2　高分子分散型金属微粒子によるギ酸分解に基づく水素生成2. 1　はじめに2. 2　白金微粒子を用いたギ酸分解反応2. 2. 1　白金微粒子2. 2. 2　ギ酸分解反応条件2. 2. 3　Pt-PVPが触媒するギ酸分解に基づく水素生成速度のpH依存性2. 2. 4　赤外分光法を用いたギ酸と白金微粒子の結合状態の特定2. 2. 5　エタノール及び酢酸に対するPt-PVPの触媒活性の評価2. 2. 6　反応機構2. 2. 7　律速段階の検討2. 2. 8　副反応の検討2. 3　まとめ3　高効率可視光水分解に向けた半導体光触媒の開発3. 1　はじめに　～光触媒水分解のメカニズム～3. 2　可視光利用の重要性3. 3　水分解用光触媒材料開発の歴史と可視光利用における課題3. 4　可視光利用を可能とする複合アニオン型半導体3. 5　安定な可視光応答型光触媒:Sillén-Aurivillius型酸ハロゲン化物3. 6　Sillén-Aurivillius型酸ハロゲン化物におけるバンド制御第5章　熱化学水素1　太陽集光システムによる水熱分解サイクル1. 1　はじめに1. 2　金属酸化物による水熱分解サイクル1. 3　ソーラー反応器の開発状況2　ナトリウムを用いた熱化学水素製造2. 1　はじめに2. 2　熱化学水素製造2. 3　酸化ナトリウムからのナトリウム分離反応2. 4　様々な材料と酸化ナトリウムの反応性2. 5　腐食を回避する反応器2. 6　大量製造時のコスト見積もり2. 7　おわりに3 膜分離新ISプロセス3. 1　太陽エネルギーを熱源とするアンモニア(水素)製造3. 2　膜分離新ISプロセスの基盤となるISプロセス3. 3　膜分離新ISプロセスの概要3. 4　SO3分解反応(O2生成)への膜分離技術の適用3. 5　ヨウ化水素分解(H2の生成)への膜分離技術の適用3. 6　ブンゼン反応(H2SO4とHIの生成)への膜分離技術の適用3. 7　膜分離新ISプロセスのシステム構成第6章　苛性ソーダ由来の副生水素の生成とその利活用　1　苛性ソーダの製造と副生水素2　イオン交換膜法食塩電解槽の反応原理3　副生水素の品質4　副生水素の用途4. 1　無機化学品4. 2　石油化学品4. 3　圧縮水素4. 4　液化水素4. 5　燃料4. 6　燃料電池5　副生水素の需給バランス調整6　副生水素の電力原単位7　まとめ【第3編　水素キャリア・水素貯蔵材料】第7章　有機/無機材料と液体水素1　アンモニアからの高純度水素製造1. 1　はじめに1. 2　研究背景と目的1. 3　アンモニア除去材料の研究開発1. 4　アンモニアからの高純度水素製造システム1. 5　まとめ2　電気分解によるアンモニアからの水素生成2. 1　エネルギーキャリアとしてのアンモニアからの電気分解による水素生成2. 2　水溶液系でのアンモニアの電気分解2. 3　液体アンモニアの電気分解2. 4　おわりに3　分散型燃料電池システム水素源としてのアンモニアボラン3. 1　はじめに3. 2　アンモニアボランの基礎知識3. 3　DOEプロジェクト「CHSCoE」「HSECoE」3. 3. 1　CHSCoE3. 3. 2　HSECoE3. 4　LANLの研究を引き継いだ研究の発展3. 4. 1　分散型電源用水素源として3. 4. 2　新規AB合成法の開発3. 5　アンモニアボランの水素放出技術3. 5. 1　熱分解3. 5. 2　加水分解3. 5. 3　NEDO事業3. 6　まとめと今後の展望4　ケミカルハイドライドによる水素貯蔵製造4. 1　はじめに4. 2　水素貯蔵材料4. 2. 1　直接貯蔵4. 2. 2　間接貯蔵4. 2. 3　水素貯蔵材料間の比較4. 3　ケミカルハイドライド4. 4　ケミカルハイドライドからの水素取り出し法4. 4. 1　3つの問題点4. 4. 2　同時解決のためのメンブレンリアクター4. 5　水電解水素とケミカルハイドライド同時製造プロセス4. 5. 1　高分子固体電解質膜を利用する場合4. 5. 2　パラジウム膜電極を利用する場合5　水素キャリアとしてのメタン活用(メタネーション及び脱水素触媒)5. 1　はじめに5. 2　水素キャリアとしてのメタン利用5. 3　高活性CO2メタネーション反応触媒の創成5. 4　メタン脱水素反応触媒の高活性化5. 5　高活性ナノ触媒を用いたメタンを基軸とする水素キャリアシステムの実用化像6　メタノール水溶液改質水素発生装置の開発6. 1　はじめに6. 2　再生可能エネルギーキャリア6. 3　過熱液膜状態6. 4　流通式反応器を用いた脱水素反応6. 5　二重円筒型水素発生装置の開発6. 6　おわりに7　有機ケミカルハイドライド法水素貯蔵輸送技術の最新動向7. 1　はじめに7. 2　SPERA水素システム7. 2. 1　システムの概要7. 2. 2　SPERA水素システムの特長7. 3　開発の歴史7. 4　“SPERA 水素Ⓡ ”システムによる国際間水素サプライチェーン実証7. 4. 1　実証の全体工程と各工程の概要7. 5　Hydrogenious による有機ケミカルハイドライド法の実用化状況7. 6　有機ケミカルハイドライド法のコストダウンの可能性7. 7　まとめ8　磁気熱量効果を利用した液体水素製造8. 1　磁気冷凍とは8. 2　カルノー磁気冷凍(CMR)による水素液化8. 2. 1　パルスマグネット式CMR8. 2. 2　磁性体駆動式CMR8. 3　能動的蓄冷式磁気冷凍(AMRR)による水素液化8. 3. 1　磁性体駆動式AMRR8. 3. 2　パルスマグネット式AMRR第8章　水素吸蔵合金1　高性能V 系水素吸蔵合金の開発1. 1　はじめに～水素吸蔵合金～1. 2　バナジウム(V)の水素化特性1. 3　V 系水素吸蔵合金1. 4　V-Ti-Cr合金の高性能化1. 5　その他のV系水素吸蔵合金の高機能1. 5. 1　水素透過能1. 5. 2　同位体効果1. 5. 3　水素昇圧への応用1. 6　さいごに2　Mgの水素貯蔵材料としての利用2. 1　はじめに2. 2　Mg系水素貯蔵材料の熱力学と速度論3　Liの水素貯蔵材料としての利用3. 1　はじめに3. 2　アラネート系材料3. 3　アミド-イミド系材料3. 4　ボロハイドライド3. 5　シリコン-リチウム系材料3. 6　おわりに4　Ti系水素吸蔵合金とその実用化例4. 1　はじめに4. 2　Ti系水素吸蔵合金4. 2. 1　チタン水素化物4. 2. 2　各種Ti系水素吸蔵合金の特性4. 2. 3　Ti-Fe系水素吸蔵合金4. 3　Ti系水素吸蔵合金の実用化例4. 3. 1　再生可能エネルギー由来の水電解水素貯蔵システム4. 3. 2　熱利用4. 3. 3　昇圧機4. 4　おわりに5　La-Mg-Ni系超格子水素吸蔵合金5. 1　はじめに5. 2　Mg-Ni系合金5. 3　La-Mg-Ni系超格子水素吸蔵合金5. 3. 1　結晶構造解析5. 3. 2　気相吸蔵特性5. 3. 3　充放電特性5. 4　今後の展望6　ハイエントロピー合金による水素吸蔵6. 1　ハイエントロピー合金6. 2　水素吸蔵ハイエントロピー合金第9章　水素貯蔵容器1　燃料電池自動車・小型移動体搭載用 CFRP複合容器の設計要求1. 1　はじめに1. 2　車両搭載用高圧水素容器の概要1. 2. 1　燃料電池自動車搭載用高圧水素容器の種類1. 2. 2　CFRP高圧複合容器の製造方法1. 2. 3　車両搭載用容器の要求事項1. 2. 4　CFRP複合材料を用いた高圧水素容器の構成要素と設計上考慮すべき特性1. 3　FCV搭載用容器とFCドローン搭載用容器の相違点1. 3. 1　使用中の容器単体の扱い1. 3. 2　落下衝撃1. 3. 3　水素の空までの消費時間1. 4　FCドローンの市場導入に向けて1. 4. 1　ドローン搭載用高圧水素容器に係るガイドライン1. 4. 2　ドローン搭載用高圧水素容器の大臣特認を取得した容器について2　ステンレス基材への多層硬質膜生成による水素バリア機能向上2. 1　序言2. 2　実験方法2. 2. 1　皮膜の特性2. 2. 2　水素透過試験2. 3　実験結果と考察2. 3. 1　水素透過挙動2. 3. 2　皮膜の微細結晶構造と水素透過挙動2. 4　結言3　CFRP複合容器の補強技術3. 1　はじめに3. 2　形状記憶合金ワイヤによる補強技術3. 2. 1　形状記憶合金ワイヤで補強したCFRP複合容器3. 2. 2　形状記憶合金ワイヤによる補強効果3. 3　グリッド構造による補強技術3. 3. 1　グリッド構造で補強したCFRP複合容器3. 3. 2　グリッド構造による補強効果3. 4　おわりに4　ハイブリッド水素貯蔵システム4. 1　まえがき4. 2　水素貯蔵システム4. 3　高圧圧縮水素貯蔵システム4. 4　ハイブリッド水素貯蔵システム4. 5　水素貯蔵材料の性質とハイブリッド水素貯蔵容器の特性4. 6　まとめ第10章　金属材料の水素脆化感受性評価方法　　1　はじめに2　水素脆化とは3　水素脆化感受性評価4　水素脆化感受性に及ぼす因子5　おわりに【第4編　水素利活用の技術動向】第11章　水素発電へ向けた取り組み　　1　水素サプライチェーンと発電利用2　水素ガスタービン3　アンモニア利用ガスタービン4　固体酸化物形燃料電池(SOFC)5　海外のサプライチェーン構築と発電利用の事例第12章　定置型燃料電池の研究・開発動向　1　燃料電池の開発動向2　定置型燃料電池の研究2. 1　固体高分子形燃料電池(PEFC)用燃料改質触媒2. 2　固体酸化物形燃料電池(SOFC)用電極触媒3　まとめ第13章　自動車動力システムにおける水素利用1　自動車用燃料電池の技術的課題と発電出力向上1. 1　電動車両用エネルギーキャリアとしての水素と燃料電池自動車の利点1. 2　自動車用燃料電池の基本構造と技術的課題1. 3　全面供給型流路による燃料電池の発電出力向上1. 4　直接メタノール燃料電池を用いた自動車の可能性1. 5　まとめ2　自動車用水素エンジンの技術的課題と熱効率向上2. 1　燃料電池自動車と比較した水素エンジン自動車の利点と課題2. 2　水素エンジンの出力特性と熱効率の向上2. 3　水素エンジンにおける窒素酸化物の生成とその低減策2. 4　メタノール改質と新たな燃焼方式による高効率自動車エンジンシステムの可能性2. 5　まとめ第14章　低濃度水素ガスを検出するためのパラジウムナノ粒子の開発1　はじめに2　パラジウムナノ粒子の体積変化を利用した水素センサ3　抵抗スペクトロスコピー法を用いた粒子間隔の調整4　ナノ粒子を使った水素検出実験5　まとめ第15章　水素センサとその応用技術　　1　はじめに2　水素ガスの物性から見た各種センサの分類3　実用化されている水素センサ3. 1　熱線型半導体式ガスセンサの原理と特徴3. 2　熱線型半導体式ガスセンサの応用例3. 3　接触燃焼式ガスセンサ3. 4　接触燃焼式センサの応用例3. 5　車載用水素ディテクタへの応用3. 6　気体熱伝導式ガスセンサ3. 7　気体熱伝導式センサの応用例4　おわりに【第5編　水素社会構築へ向けた各社の取り組み】第16章　福島水素エネルギー研究フィールド(FH2R)における取組み 1　はじめに2　概要3　水素エネルギー運用システム3. 1　運転計画機能3. 2　制御機能4　実証運用4. 1　制御機能確認試験4. 2　再生可能エネルギー有効利用率5　安全対策5. 1　プラント保護機能5. 2　水素漏洩対策6　おわりに第17章　CO2フリーアンモニアを用いたエネルギーサプライチェーンの実証1　CO2フリーアンモニアを用いたエネルギーサプライチェーンの全体像2　ブルーアンモニア製造技術3　グリーンアンモニア製造技術4　グリーンアンモニア製造実証4. 1　実証試験装置の概要4. 2　触媒性能の評価4. 3　負荷変動運転試験4. 4　グリーンアンモニア製造試験内容紹介脱炭素社会実現への貢献が望まれる水素エネルギーについて，利活用・市場の最新動向，水素の製造，水素キャリア・水素貯蔵材料，水素の利活用，水素社会構築へ向けた各社の取り組みに関して，最新の動向を解説する。