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OMMビル 1階グラン101・102 2019.1.21

京都大学名誉教授 エネルギー科学研究科特任教授

塩路 昌宏

水素社会とエンジンの役割

近畿経済産業局主催 平成30年度 関西スマートエネルギーイニシアティブ

1) 水素社会の構築 ・水素の特徴／水素社会の描像

・水素エネルギーシステムの構成

水素の製造／貯蔵，輸送／利用技術

2) 水素エンジンの役割 ・水素の燃焼特性／水素エンジンの開発・位置付け

・水素エンジンの形式／利点と課題

「水素がつくる未来社会『水素×ドローン』 2025大阪・関西万博の空へ～」

水素製造技術

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製造技術 内容・特徴

接触水素化反応

部分酸化 (CH2)n + O2 → CO + H2 ；石油化学工業で使用

原油残渣などを原料とし，触媒無しで粗ガスを製造

石炭ガス化 C + H2O → CO + H2 ／ C + 2H2O → CO2 + 2H2

コークス炉ガス（COG），H2は約60%

水蒸気改質

CmHn + mH2O → (n/2 + m)H2 + mCO （吸熱） CO + H2O → CO2 + H2 + 41.2 kJ （発熱） 主にメタンを使用，バイオマス，廃棄物資源も可

水を原料

水電解 原子力，再生可能エネルギーからの電気を利用

アルカリ水／固体高分子型／高温水蒸気

熱化学分解 プロセス排熱，高温ガス炉，太陽熱を利用

多段化学反応サイクル（UT-3，ISプロセス）

光分解 太陽の光エネルギーを利用

湿式太陽電池／光触媒反応／微生物水素生産

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水素の様々な製造方法

資源エネルギー庁作成(2016)

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水素の貯蔵・輸送方法

・ 水素の製造・利用方法、供給地と需要地の距離などにより、様々な方法を検討

・ 需要規模や、需要の方法等に合わせた技術開発が必要

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水素利活用技術の適用可能性

・ これまで水素は、主として石油精製過程における水素化脱硫や、各種工業プロセスにおける産業ガスとして利用されてきたが、定置用燃料電池や燃料電池自動車の形での活用が実用化されつつある。

・ 将来的には、これらの用途以外にも代替エネルギーとして水素を利用できる可能性があり、国内外で実証研究等が行われている。

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水素基本戦略(1) （2017.12.26：関係閣僚会議決定）

2050年を視野に入れたビジョン + 2030年までの行動計画

(1)低コストな水素利用の実現

海外未利用エネルギー(グローバル水素)／

再生可能エネルギーの活用(ローカル水素)

(2)国際的な水素サプライチェーンの開発

効率的なエネルギーキャリア技術： 液化水素／有機ハイドライド／アンモニア／メタネーション

(3)国内再生可能エネルギーの導入拡大と地方創生

a：国内再エネ由来水素の利用拡大（Power-to-gas技術） b：地域資源の活用及び地方創生

(4)電力分野での利用

調整電源・バックアップ電源／水素の安定的かつ大量消費

経済性の確立／環境価値の評価

(5)モビリティでの利用

FCV・バス・フォークリフト・トラック・小型船舶のFC化

規制改革／技術開発／官民一体による水素STの戦略的整備

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水素基本戦略(2)

(6)産業プロセス・熱利用での水素活用の可能性

CO2フリー水素で燃料利用・化石燃料由来の水素を代替

CO2フリー水素による産業分野の低炭素化

(7)燃料電池技術活用

低価格化による自立的普及

熱需要の大きい地域の市場開拓／純水素燃料電池コゼネ導入拡大

(8)革新的技術活用

高効率水電解／低コスト・高効率なエネルギーキャリア／

高信頼性・低コストな燃料電池

(9)国際展開（標準化等） 国際的な枠組みを活用し、国際標準化の取組を主導／

技術開発や関係機関との連携

(10)国民の理解促進、地域連携

水素の安全性・水素利用の意義／国民全体での認識共有

国と地方自治体や事業者とも連携して情報発信

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水素エンジン開発の取り組み

1920頃 ： 水素エンジンの研究開始

武蔵工大： 水素エンジンとそれを搭載した乗用車・トラック数台を開発・試験

(1974-) 逆火メカニズム、直接噴射、液体水素タンク、液水ポンプ、等、

機械技研： 水素エンジン車とその要素技術を研究・開発

水素吸蔵合金、異常燃焼回避

京都大学： 水素ディーゼル燃焼の研究／副室式高圧縮比、高圧水素ﾊﾟｲﾛｯﾄ噴射

(1975-) 稀様々な燃焼方式の試み、ガス-酸素クローズドシステムの検討

マツダ ： 水素ロータリーエンジン（構造上，逆火が起こらない） 吸蔵合金、製鉄所内の副生水素で走行試験

ＢＭＷ ： ガソリンとのBi-Fuel車の作成とデモ走行（ミュンヘン空港周辺） 液体水素タンク（140L,航続距離約350km）ポート噴射、希薄燃焼

フォード： 機械過給エンジンのパラレルハイブリッド車を作成

高圧タンク(690気圧、約7kg水素貯蔵)、エンジン燃費を約25%向上

東京都市大： 直接噴射火花点火方式／希薄（過濃混合気塊）燃焼、高効率低NOx

(元.武蔵工大) 過給・EGRの効果

その他 大学の基礎研究： Ghent Uni. / Keimyung Uni.