水素キャリアの利用と社会実装に向けた課題

第1部. ジメチルエーテルの製造技術と水素キャリアとしての展望

(2022年9月13日 10:30〜11:30)

　ジメチルエーテル (DME) は、燃焼時に、黒煙などの粒子状物質 (PM) が発生しない、硫黄酸化物SOxの排出がないなどクリーンな燃料/エネルギーで、軽油、液化石油ガス (LPガス) の代替燃料として利用が可能です。さらに、水素キャリア、貯蔵体としての利用も可能です。このDME、水素、二酸化炭素を媒体として、脱炭素社会の実現化に寄与できると、考えます。DMEの製造法、DMEからの水素製造法などを中心に、これらのことに関して、分かりやすく説明できるよう努めます。

1. ジメチルエーテル (DME) に関する基礎知識
   1. DMEとは
   2. DMEの物性に関して
2. DMEの製造法
   1. 間接DME製造法 (二段法)
   2. 直接DME製造法 (一段法)
3. DMEからの水素製造法
   1. DME水蒸気改質
4. 水素/エネルギーキャリアとしてのDME
5. DME、水素、二酸化炭素を媒体として脱炭素社会
6. 総括
• 質疑応答

第2部. 有機ハイドライドを用いた水素貯蔵・運搬システムの最前線

(2022年9月13日 12:30〜13:30)

　水素キャリアとして有望視されている有機ハイドライドに関して、基礎知識や社会状況に加えて、貯蔵・運搬・生成に必要な基盤技術について解説する。また、有機ハイドライドの技術体系が現在どの程度確立されていて、今後の水素社会の構築に向けて後何が必要かについて明らかにする。加えて、基幹技術である脱水素プロセスに関して、触媒に求められる性能や高性能化の方法論について分かりやすく解説するとともに、多元素合金触媒などの最先端の技術・材料及び、本脱水素触媒技術を応用したプロパン脱水素による高効率なプロピレン製造の研究展開についても紹介する。 　基礎から分かりやすく解説するので、必要となる事前知識は特になく、有機ハイドライドに関する基礎や社会情勢、水素サプライチェーンの実証例、脱水素技術における触媒の設計指針や触媒開発の進め方などについて、最先端の情報・概要について知ることができる

1. 有機ハイドライドを用いた水素貯蔵・運搬システムの現状
   1. 水素化・脱水素の技術体系
   2. 水素貯蔵・運搬システムの構築と実証化
2. 脱水素触媒の高性能化
   1. 脱水素触媒に必要な触媒設計の指針
   2. 多元素合金による高性能・高耐久脱水素触媒の開発
• 質疑応答

第3部. 水素キャリア、燃料、CO2固定材としてのアンモニア利用技術

(2022年9月13日 13:45〜14:45)

　ブルーアンモニアは、燃料アンモニアおよび水素キャリアとして脱炭素エネルギーのひとつに位置づけられました。本講演では、エネルギーとしてのアンモニアについて、最近の動向を概説した後、その利用技術と新技術をわかりやすく解説します。ブルー/グリーンアンモニアの製造方法とコストに簡単に触れた後、燃料としてのアンモニアの特徴、水素との混合燃料の提案、燃焼利用技術、水素キャリアとしての利用方法、CO2固定材としての利用技術とについて詳説します。

1. アンモニアの動向
   1. なぜアンモニア?IEAレポート (The Future of Hydrogen) の概要
   2. アンモニアの位置づけ (グリーン成長戦略およびエネルギー基本計画)
2. ブルーアンモニアとグリーンアンモニア
   1. アンモニア製造プロセスの概要
   2. ブルーアンモニアとグリーンアンモニア
   3. ブルーアンモニアとグリーンアンモニアのコスト
   4. アンモニアサプライチェーン
3. 燃料アンモニアの利用技術
   1. アンモニア物性の特徴
   2. アンモニアを水素に分解する触媒
   3. 水素/アンモニア混合燃料の提案
   4. 微粉炭火力発電ボイラでの混焼
   5. 工業炉・ボイラでの利用
   6. 内燃機関での利用
   7. 燃焼によるNOx生成メカニズム
4. 水素キャリアとしてのアンモニア利用技術
   1. 純水素製造の課題
   2. 水素の膜分離
   3. 純水素製造システムの提案
   4. アンモニア
5. CO2固定材としてのアンモニア
   1. CO2とNH3の反応
   2. NH3によるCO2の固定
   3. 新しい尿素製造法の提案
• 質疑応答

第4部. 水素貯蔵材料と水素輸送貯蔵技術の現状と今後の展開

(2022年9月13日 15:00〜16:30)

　水素貯蔵材料は低い水素圧力で大量の水素を安全に輸送貯蔵する材料です。様々な種類の水素を含む物質が存在し、その中には水素貯蔵材料として利用可能な物質が多数あります。また、水素発電の燃料としての水素を大量かつ長距離輸送するものから、街区や地域で水素の有効活用に使われるものまで幅広い用途が想定されています。 　ここでは、水素貯蔵材料の本質を理解するために必要な基礎的な知識と考え方から始め、水素貯蔵材料の分類法や用途を紹介します。その後、固体の水素貯蔵材料である水素吸蔵合金について特徴や種類、応用分野について述べ、さらに水素のサプライチェーンの実証への水素吸蔵合金の応用について紹介します。最後に水素輸送貯蔵技術の現状と今後の展開についてまとめます。

1. 水素貯蔵材料の分類
   1. 化学結合と水素貯蔵材料
   2. 物質の三態による分類
   3. 固体の水素貯蔵材料
2. 水素吸蔵合金について
   1. 水素吸蔵合金の特徴
   2. 水素吸蔵合金を構成する金属
   3. 水素吸蔵合金の分類
   4. 水素吸蔵合金と水素の平衡
   5. 水素吸蔵合金の用途
3. 水素貯蔵材料の応用技術
   1. 水素貯蔵材料の電気化学への応用
   2. 水素貯蔵材料の水素輸送貯蔵への応用
   3. その他の応用技術
   4. 水素貯蔵材料を用いた水素サプライチェーンの実証
4. まとめ (水素輸送貯蔵技術の現状と今後の展開)
• 質疑応答