水素エネルギーの動向と貯蔵材料の開発

第1部 FCV・水素エネルギービジネスの最新動向

(2021年3月12日 10:00〜12:00)

　気候中立 (CO2排出量を実質ゼロにする) 達成には水素エネルギーの利活用が不可欠との認識が広がり、本格的な社会実装に向けて世界は大きく動き出しました。水素は、EVでは力不足な大型・重量車両や船舶、航空機等に、また火力発電や鉄鋼、化学工業の脱炭素化に、化石資源に代る原・燃料として利用できます。更に、水素には化石燃料の代替という以外に「エネルギーキャリア」という、将来のエネルギー社会の中核となる機能も期待されています。 　本講演では、世界のFCV開発の最新動向、水素社会実現に向けたわが国の取り組み状況や技術面・経済面の課題についてお話しします。

1. 温暖化対策の切り札「水素エネルギー」
   1. GHG削減に向けた世界の動き
   2. 2050気候中立へ「水素」が大きな役割を
2. FCV 開発競争の最新動向
   1. 米国・欧州・中国・韓国の FCV 最新動向
   2. 日本の FCV戦略と水素ステーションの整備
   3. FCV以外にも広がる水素燃料
3. エネルギー効率のよい燃料電池と大規模発電に向いた水素発電
4. 水素の製造・輸送・貯蔵
   1. CO2フリー水素の製造方法とコスト削減への挑戦
   2. 輸送・貯蔵の種類・方法・技術開発動向
5. エネルギーキャリアとして期待される役割と広がる可能性
   1. 再エネ導入拡大を可能にする P2G
   2. 海外から低コストの CO2 フリー水素輸入
6. 水素を核とする未来のエネルギー社会
• 質疑応答

第2部 ハイブリッド水素貯蔵システムの開発

(2021年3月12日 12:40〜14:00)

　水素は、燃料電池の燃料やエネルギーキャリアとして注目されおり、小型で軽量な水素貯蔵システムの構築が社会に普及するためには必要である。常温常圧下で気体の水素を貯蔵するためには、従来は高圧圧縮水素、液体水素、水素貯蔵材料等を用いる方法が挙げられる。しかしこれらの方法は、水素貯蔵特性、利便性、安全性、コストなどの面で一長一短を有している。 　本セミナーでは、軽量複合高圧容器と水素貯蔵材料を組み合せたハイブリッド水素貯蔵容器を紹介するとともに、それを用いた水素貯蔵システム、及び、本システムに用いる水素貯蔵材料の開発に関して紹介する。

1. はじめに
   1. エネルギーキャリアとしての水素
   2. 水素貯蔵システムについて
2. 高圧圧縮水素貯蔵システム
   1. 高圧圧縮水素貯蔵について
   2. 高圧圧縮水素貯蔵の課題
3. ハイブリッド水素貯蔵システム
   1. ハイブリッド水素貯蔵容器の概要
   2. ハイブリッド水素貯蔵容器の特性
   3. ハイブリッド水素貯蔵システムの開発
4. ハイブリッド水素貯蔵システムと水素貯蔵材料
   1. 水素貯蔵材料の性質について
   2. 水素貯蔵材料の特性とハイブリッド水素貯蔵システム
   3. 高圧水素と材料
   4. 水素貯蔵材料の開発
   5. ハイブリッド水素貯蔵システムの安全性と耐久性
5. まとめ
• 質疑応答

第3部 高圧水素容器・CFRP複合容器の設計・要求課題

(2021年3月12日 14:10〜15:30)

　高圧水素容器・CFRP複合容器の設計・要求課題について解説する。更に最近話題となっている、水素燃料電池ドローン搭載用小型複合容器の要求課題と市場化ついて述べる。

1. 高圧水素容器の視点に立った水素社会とその動向
   1. 各種の水素利用アプリケーション
   2. 産業用車両への移行
   3. FCドローンの導入
2. 高圧水素に係る基礎知識
   1. 急速充填時の温度上昇
3. 各種の高圧ガス容器の解説
   1. タイプ1,2,3,4 容器の構造
   2. タイプ3,4 容器の製造方法
4. 高圧水素貯蔵用タイプ3、タイプ4容器に係る基礎知識
   1. 容器認証に関わる要求仕様
   2. ライナーに関わる基本特性
      1. 耐水素劣化
      2. 熱伝導性
      3. 水素透過性
      4. 低温特性
      5. ライナーの座屈現象
5. FCドローン搭載用小型水素容器の市場導入
   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
• 質疑応答

第4部 CFRP製高圧水素貯蔵容器の補強技術とその評価

(2021年3月12日 15:40〜17:00)

　CFRP製圧力容器では、CFRP層の厚肉化に伴い圧力容器の重量が増加し、圧力容器のコストも増加するという欠点があります。さらに、内圧を受ける円筒では、外径/内径比が大きくなっていくと厚肉による効果はそれほど大きくなく、材料を無駄に使用することになります。 　本講座では、合理的で生産性が高く、経済性を満たす2つの補強方法について実験と解析で検証した結果について紹介します。

1. フィラメントワインディング成形
2. 自動車用CFRP製圧力容器
   1. 圧縮天然ガス自動車用容器
   2. 燃料電池自動車用容器
3. CFRP製圧力容器の補強方法
   1. 形状記憶合金ワイヤによる補強
   2. グリッド構造による補強
4. 破裂実験による補強効果の検証
   1. 形状記憶合金ワイヤで補強したCFRP製圧力容器
   2. グリッド構造で補強したCFRP製圧力容器
5. 有限要素法解析
   1. 形状記憶合金ワイヤで補強したCFRP製圧力容器
   2. グリッド構造で補強したCFRP製圧力容器
6. 最適構造設計
   1. 形状記憶合金ワイヤで補強したCFRP製圧力容器
   2. グリッド構造で補強したCFRP製圧力容器
• 質疑応答