圧縮機を使わない高圧水素連続供給法を開発

－ギ酸を用いたコンパクトな水素ステーション構築に向けて－

ポイント

圧縮機を使わずに40 MPa以上の高圧水素を連続製造する技術を開発

イリジウム錯体がギ酸から高圧水素への変換反応に優れた触媒性能を示した

水素ステーションのコンパクト化と供給水素の低コスト化への貢献に期待

概要

国立研究開発法人 産業技術総合研究所【理事長 中鉢 良治】（以下「産総研」という）化学プロセス研究部門【研究部門長 濱川 聡】マイクロ化学グループ 川波 肇 研究グループ長、井口 昌幸 産総研特別研究員、再生可能エネルギー研究センター【研究センター長 仁木 栄】姫田 雄一郎 水素キャリアチーム付は、圧縮機を用いないで、ギ酸から高圧水素を連続的に供給する技術を開発した。 今回開発した技術では、イリジウム錯体を触媒に用いて、水素キャリアであるギ酸を水素と二酸化炭素に分解する化学反応によって、圧縮機を使わずに簡単に40 MPa以上の高圧水素を連続的に発生できる。また、既存の水素キャリアを利用する水素製造技術では、原料や不純物などを除くため、多段階の精製が必要であるが、今回の技術では、精製する水素と二酸化炭素が高圧であることを利用して、そのまま二酸化炭素を液化させて気体の水素と分離して高圧水素を製造できる。更に、理論上化学反応だけで200 MPa以上の高圧水素が得られるので、燃料電池自動車等への高圧水素（70 MPa）の供給も十分可能で、将来、水素ステーション構築の大幅なコストダウンが図れると期待される。 なお、本技術開発は、国立研究開発法人 科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業（CREST）の研究課題の一環として行われ、2015年12月15日～20日に米国ホノルルで開催されるPACIFICHEM 2015で発表される。また、2015年12月10日にドイツの学術誌ChemCatChemで公開された。（http://doi.wiley.com/10.1002/cctc.201501296）

開発の社会的背景

近年、燃料電池自動車が国内で市販され、急速に水素ステーションの設置が進んでいる。しかし、水素ステーションの設置には、多額の設備費と維持費がかかる。特に、水素の圧縮に用いる圧縮機は、設備費の約30 ％（蓄圧機を含めると約45 ％）を占めるうえ、水素の圧縮にかかるコストは、供給する水素価格の約50 ％に達する。このため、高圧水素製造時の圧縮プロセスの省エネルギー化や低コスト化は、水素ステーションの設置だけでなく、水素供給の観点からも、水素利用の社会普及に大きな影響を及ぼすものであり、省エネルギーで低コストの高圧水素製造技術の実現が切望されている。

研究の経緯

研究の内容

今後の予定

今後は、水素ステーション建設時に必要な圧縮機の設置や運転時に必要な圧縮エネルギー等を抑制できる技術として、より実用的に近いレベルを目指す。即ち、圧力70 MPaの水素の純度を99.999 ％に近づける技術の開発などを行う。また、得られた高圧の液体二酸化炭素も活用することで、理想的な水素キャリアシステムの構築に向けて更なる研究開発を進める。

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