6-1 水素安全利用等基盤技術開発 - NEDONEDO燃料電池・水素技術開発部 1...

NEDO燃料電池・水素技術開発部 1

水素水素安全利用等基盤技術開発安全利用等基盤技術開発

－事業概要及び成果－－事業概要及び成果－

平成平成2020年年99月月1111日日((木木))

燃料電池・水素技術開発部燃料電池・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. 1. 事業の位置付け・必要性事業の位置付け・必要性背景背景11 [[水素エネルギー社会実現の意義水素エネルギー社会実現の意義]]

水素トレーラー水素トレーラー((輸送輸送))

水素製造プラント水素製造プラント((製造製造)) 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(CO2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

水素スタンド水素スタンド((貯蔵・充填貯蔵・充填))


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. 1. 事業の位置付け・必要性事業の位置付け・必要性背景背景2 [NEDO2 [NEDO実施開発事業上の位置づけ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


1. 1. 事業の位置付け・必要性事業の位置付け・必要性他事業との関連他事業との関連

水素社会構築水素社会構築

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・実証研究・基準標準化は三位一体で推進

技術開発技術開発技術開発

社会実証社会実証社会実証水素・燃料電池実証試験プロジェクト(JHFC)

GOGO

水素安全利用等基盤技術開発

基礎・基盤研究基礎・基盤研究基礎・基盤研究

基準・標準化基準・標準化基準・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


実施の効果実施の効果((年度毎の予算推移年度毎の予算推移))

1. 1. 事業の位置付け・必要性事業の位置付け・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. 1. 事業の位置付け・必要性事業の位置付け・必要性実施の効果実施の効果((費用対効果費用対効果))

我が国産業全体への波及効果我が国産業全体への波及効果○○20102010年年市場規模市場規模11兆円兆円雇用約雇用約22万人万人○○20202020年年市場規模市場規模77兆円兆円雇用約雇用約1515万人万人((いずれも推定値いずれも推定値))

0

10

20

1 20 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

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


2. 2. 研究開発マネジメントについて研究開発マネジメントについて研究開発対象研究開発対象

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


2. 2. 研究開発マネジメントについて研究開発マネジメントについて

研究開発研究開発スキームスキーム

将来技術開発

国内対象

国際共同対象


・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



2. 2. 研究開発マネジメントについて研究開発マネジメントについて事業の経緯事業の経緯

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



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


2. 2. 研究開発マネジメントについて研究開発マネジメントについて開発工程開発工程

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

1915平成年度

研究開発項目16 17 18

▼中間評価

（2003）（2004）（2005）（2006）（2007）

採択

６件

採択件

終了

１件

終了

１件

終了

２件

公募

採択件

13

20

終了

２件

採択

5件

採択

8件

採択件

採択

9件

採択

5件

採択件

採択

９件

採択件

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

終了

４件事業原簿概要-1から2 &Ｐ29

事後評価▼


2. 2. 研究開発マネジメントについて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研究開発項目及び開発目標（１）（１）


る研究開発


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



研究開発項目及び開発目標研究開発項目及び開発目標（２）（２）


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。



研究開発研究開発体制（１）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


（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. 2. 研究開発マネジメントについて研究開発マネジメントについて研究開発研究開発体制（２）体制（２）

事業原簿Ｐ28


①①水素供給インフラ技術員会（貯蔵技術を除く）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②連絡会を設置((貯蔵技術関係貯蔵技術関係))

・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）

③③70MPa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（JHFCJHFC向け）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）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. 2. 研究開発マネジメントについて研究開発マネジメントについて研究運営管理研究運営管理

事業原簿Ｐ29



(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。

情勢変化への対応情勢変化への対応

事業原簿Ｐ29



(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。

中間評価への中間評価への対応対応

事業原簿Ｐ29


33．成果概要．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」「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%



3. 3. 成果概要成果概要「車両関連機器に関する研究開発」「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


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



3. 3. 成果概要成果概要

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

Pre

ssur

e(M

PaG

)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

水素

流量

(NL/m

in.),B

OG

回収

量(N

m3)

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」「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。


33．成果概要．成果概要（成果評価）（成果評価）

「車両関連機器に関する研究開発」「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に関する目標及び成果評価


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。


目標結果

○


3. 3. 成果概要成果概要「水素インフラに関する研究開発」「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/h20～200 Nm3/h容量

FCV走行距離延長100MPa40 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




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


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。




LH2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


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




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：500Nm3/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


海外品を上回る、大容量（500Nm3）、高効率（72%）な昇圧ポンプを完成。





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」「水素インフラに関する研究開発」


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




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。



「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「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


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

○




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

/ M

Pa

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


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「水素にに関する共通基盤研究開発」関する共通基盤研究開発」


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Ａ

Ｂ

Ｃ

Ｄ

Ｅ

Ｆ

Ｇ

Ｈ


3Mg(NH2)2＋8LiH ↔3Li2.667MgN2H1.333＋8H2

水素放出量：5.5質量％(150℃)

1.マグネシウムアミド[Mg(NH2)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

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. 3. 成果概要成果概要「水素「水素にに関する共通基盤研究開発」関する共通基盤研究開発」





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/cm2）

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/（N

m3/h

r))

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





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


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。




3. 3. 成果概要成果概要「水素に関する共通基盤研究開発」「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


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



H19H18H17H16H15H14H13H12 H20


（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ISOISO（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「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



「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「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


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

○


・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. 3. 成果概要成果概要特許、成果の普及等特許、成果の普及等

事業原簿Ｐ35

出願（海外）登録


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


4. 4. 実用化の見通し実用化の見通し

・一部開発技術については製品化された。

（可撓性配管、水素コンテナなど）

・ただし、大部分の技術については実用的な耐久性を検証

した上で、市場導入する必要がある。これについては後

継事業「水素製造・輸送・貯蔵等システム技術開発」で

スキームを設けて支援する。

・水素インフラ市場の立ち上がり時期が明確でない現在、

一部技術（水素センサー等）については、まず、現在あ

る水素インフラ以外のニッチな市場で導入を図り、実績

を積みながら水素インフラ市場の立ち上がりを待つとい

うことも必要と考える。

事業原簿Ｐ278


5. 5. まとめまとめ

本事業は概ね当初計画通りに開発を実施できた。

(1)ほぼ当初計画通りの性能レベルの器機及び技術を開発でき

た。また、一部の開発技術については製品化された。

(2)ただし、一部開発技術につては実用的な耐久性（連結下

での作動等、水素ステーションシステム器機としての耐

久性）検証が必要である。これについては、後継事業の

「水素製造・輸送・貯蔵等システム技術開発」で取り扱う

予定である。

(3)水素貯蔵関係では、世界に先行する技術（ハイブリッド容

器）の基礎固めもできた。後継事業で取り扱い、引き続き

水素貯蔵の分野でイニシアティブをとる。

(4)革新技術開発や国際共同研究を行い、その中から将来有

望な技術（たとえば磁器冷凍技術など）を発掘できた。

6-1 水素安全利用等基盤技術開発 - NEDONEDO燃料電池・水素技術開発部 1...

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