熱利用水素製造の大幅な省エネルギー化 芝浦工業大学などが成功

©大学ジャーナルオンライン

量子科学技術研究開発機構(量研)、芝浦工業大学、日本原子力研究開発機構は、熱化学水素製造プロセスの主反応の大幅な省エネルギー化(従来法の7割近くの低減)に成功した。この成果により、技術的成立性の指標となる水素製造効率40%の達成に見通しを得た。

水素の大規模・安定的な製造法として、ヨウ素(I)と硫黄(S)の化合物で水を熱分解するISプロセスが注目されている。水素製造効率の向上には、ISプロセスの主反応であるブンゼン反応の過電圧を従来の0.65Vから0.2Vへ低減する必要がある。反応過電圧の約7割が陽イオン交換膜の抵抗による過電圧のため膜の低抵抗化が重要となる。

そこで量研は、「量子ビームグラフト・架橋技術」を用いて新たな低抵抗陽イオン交換膜を開発した。芝浦工業大学は、陽極反応(硫酸生成反応)による過電圧を低減するため、多孔質化した金陽極を開発した。日本原子力研究開発機構はブンゼン反応の最適温度が50℃であることを見出した。

開発した陽イオン交換膜と金陽極を膜ブンゼン反応器に組み込み、50℃での試験を実施した。従来試験と比べて、膜抵抗の過電圧を約8割、陽極反応の過電圧を約4割減少できた。その結果、全体の反応過電圧を目標値の0.2Vへの低減に成功。この成果は、太陽熱の650℃という比較的低温でも水素製造効率40%の達成に見通しが立つことを世界で初めて示した。

今後、実用化を目指し、プロジェクトで確立した各要素技術を統合して、小規模の水素製造試験を実施する予定。太陽熱駆動ISプロセスの技術を確立できれば、大量の水素を製造して燃料電池車や家庭用燃料電池への供給が可能になり、「水素社会」構築への大きな貢献が期待される。

参考:

【芝浦工業大学】熱利用水素製造の主反応の大幅な省エネルギー化に成功

投稿 熱利用水素製造の大幅な省エネルギー化 芝浦工業大学などが成功大学ジャーナルオンラインに最初に表示されました。