水素燃焼、水素混焼のメカニズム水素エンジンとその周辺部材の技術、各種応用と可能性

第1部 水素を燃料とする水素内燃機関の必然性

(2026年5月15日 10:00〜11:10)

　水素エネルギーを内燃機関の燃料として使うと考えた場合、それには確かな必然性があり、また、化石燃料の代替燃料として水素を使うことで、人類が発生させた化石燃料による地球環境問題と化石燃料枯渇間問題を同時に解決ができること示す。加えて、水素は、化石燃料と同様に危険であり、「水素の安全性」を確保するためには、注意をして水素を使う必要がある。「水素のコスト」についても、地球に降り注ぐ莫大な太陽エネルギーを源とする自然エネルギーを使えば、現用の化石燃料のコストに匹敵するコストで、水素エネルギーが使えること。我々は、社会が要求する「カーボンニュートラル」の実現を、水素エネルギーによって、十分に対応が可能であり、水素社会をこの地球に築き上げることができる。 　二酸化炭素を使用時に放出しない運輸部門の原動機となる、水素を燃料とする水素エンジン (H2ICE) は、同様に二酸化炭素を使用時に放出しないEVやFCVと比較すると、いろいろな面で優位性が高いことを示す。 最後に、東京都市大学 (旧:武蔵工業大学) で、1970年から、日本で初めて水素を内燃機関の燃料として使うことができないかを調査、研究、実験、水素自動車作り試走させることで、その可能性と実現性を証明してきたこの半世紀にわたる研究開発の歴史を、写真や動画で紹介したい。

1. 水素を燃料とする水素内燃機関の必然性
   1. 化石燃料枯渇化問題、地球環境の劣化
   2. 自然エネルギーの豊かさ
   3. 水素の安全性
   4. 水素のコスト
   5. カーボンニュートラルへの社会要求
2. EV, FCV, H2ICEの比較とH2ICEの優位性
3. 東京都市大学の水素エンジン開発歴史紹介
• 質疑応答

第2部 水素内燃機関の優位性と実用水素エンジンの最終形態

(2026年5月15日 11:20〜12:30)

　水素エンジンの水素供給方法 (予混合 (例えば、Port Fuel Injection: PFI) , 直接筒内噴射 (直接筒内噴射:Direct Injection: DI) ) により、動力性能および排気性能が大きく変わる。よって、「PFIとDIの比較」を説明することで、難しい技術を乗り越えることができれば、DI法の方が合理的である。私のビジネスパートナーとで創設したi Labo 株式会社 は、創設時、最も早期にビジネスとして成り立つPFIによる水素エンジンを採用した。そのi Labo 株式会社 の概要を紹介をする。 車の動力源として、他の条件がいくら優秀でも、この4つの必須条件、すなわち、(1) 大出力、(2) 軽量、(3) 小型、(4) 安価、高信頼性が成り立つ必要がある。それを満たすための水素エンジンは、どのような水素エンジンになるかを示したい。示された4つの必須条件を満たす動力源の技術は、液体水素車載、高圧液体水素ポンプ、直噴、火花点火、排気NOx脱処理システム、H2ICE技術等であり、第1部および第2部で説明したように見通しが立っている。今後は、その実証試験と市場投入であることを主張して、講義のまとめとしたい。。

1. H2ICEのPFIとDIの比較
2. i Labo株式会社での化石燃料エンジンの水素化事業
3. 将来は、H2ICE DI (液体水素搭載)
4. 水素の車載方法 (LH2搭載高圧水素DI水素内燃機関が最終形態)
5. まとめ
   • 今後の取り組み (安価、多量に水素を入手する手段、仲間づくり)
• 質疑応答

第3部 水素・アンモニア利用による耐熱部材の材料課題

(2026年5月15日 13:30〜14:30)

　CNの実現には、エネルギー貯蔵媒体から製造業における燃料としての水素・アンモニア利用が不可欠。水素製造、輸送、発電、内燃機関、水素製鉄等に係る技術において高温水素 (アンモニア) 環境に曝される機械・部位及び候補材について概観し、それらの材料において生じうる水素脆化と高温水素損傷について概説する。

1. 高温水素 (アンモニア) 環境に曝される機械・部位・候補材
2. 水素脆化
3. 高温水素損傷
• 質疑応答

第4部 Air Liquideの水素燃焼・水素混焼の実績と展望

(2026年5月15日 14:45〜15:45)

1. Air Liquideの脱炭素への取り組みと水素の役割
   1. カーボンニュートラルに向けた目標と戦略
   2. エネルギートランジションの要としての水素の重要性
2. 水素燃焼の基礎特性と技術的課題
   1. 水素燃焼のプロセスへの影響
      • 安全性
      • 排ガス中の水分増加
      • 耐火物への影響
   2. 火炎特性のコントロールと最適化
      • 温度分布
      • 輻射熱
      • NOx排出量の制御
   3. ライフサイクルアセスメント (LCA) と経済性の評価
3. 水素混焼・専焼に向けたバーナー開発とパイロット実証
   1. Air Liquideにおける開発アプローチ
   2. パイロットスケールでの燃焼テスト (Air Liquideバーナーによる天然ガス, 水素100%燃焼)
4. 産業界における実証テスト事例
   1. ガラス製造プロセスでの実証:Hyrexプロジェクト及びAGCにおける水素100%燃焼の成功事例
   2. セメント産業への応用:仮焼炉への水素インジェクション効果
5. カーボンニュートラル実現に向けた将来展望
   • 脱炭素化のロードマップと燃焼炉の将来像
     • ハイブリッド炉
     • 電気熔融
     • 酸素予熱燃焼
     • 水素燃焼など
• 質疑応答

第5部 脱炭素化に向けた水素混焼およびアンモニア混焼エンジンの取組み

(2026年5月15日 16:00〜17:00)

　地球温暖化を背景としてGHG削減が強く求められている。エンジンにおいても国内外で発出されている削減目標・義務に向けた対応が至近の課題である。これに対して効率改善等の開発を継続的に実施しているが、将来のネットゼロへの対応には限界がありカーボンニュートラル燃料の適用技術が不可欠となってきている。 　本講座では水素混焼およびアンモニア混焼エンジンの技術開発について解説する。

1. 会社紹介
   1. JFEの歴史およびグループ組織
   2. JFEでの原動機事業
2. 背景
   1. カーボンゼロに向けた政策
   2. エンジンの脱炭素化に向けた取組み
3. 水素混焼ガスエンジンの開発
   1. 開発内容と課題・目標
   2. 試験設備
   3. 開発手法と試験結果
   4. 水素供給形態・貯蔵・輸送
   5. 水素混焼エンジン商品化
4. アンモニア混焼エンジンの開発
   1. 開発の背景と課題
   2. 開発内容と目標
   3. 試験設備
   4. 開発手法と試験結果
   5. アンモニア混焼エンジン商品化
5. まとめ
• 質疑応答