産友会メールマガジン第20号 【特集：水素発生技術】
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産総研中国センター友の会（産友会）メールマガジン
【第20号/ 2013.08.30発行】
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【特集：水素発生技術】
近年、燃料電池用の燃料等としての水素の利用への関心が高まってきています。そこで、本号では、水素利用技術全体の概観と、特にその製造技術について特集することにしました。水素の貯蔵に関しては、次号以降に取り上げる予定です。
■燃料電池・水素技術開発ロードマップ2010
NEDO（独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構）は、我が国燃料電池・水素技術開発において取り組むべき技術課題を明確にし、技術開発の方向性を示すとともに、本分野における産業界・学術界の効率的かつ的確な研究開発への取り組みを先導するために、燃料電池・水素技術開発ロードマップ2010を策定しました。
■水素供給‐利用技術研究組合(HySUT)
本技術研究組合は水素供給インフラの構築とビジネス環境の整備を目的として2009年7月に設立された法人です。このHPでは、その概要や事業内容について紹介されています。
■水素エネルギーシステムの開発課題と現状
本論文では現在は主として化石燃料から得られる炭化水素原料から改質反応によって水素が作られている現状とともに、各種の水素製造方法の比較を行っています。
■１０個のセルを有する平面状の固体酸化物電解スタックの水素製造特性
本論文では電解セルとしてほぼ140μm厚の安定化ジルコニアを用いて、800～900℃における水蒸気を電解する際の標記電極の性能を評価しています。
■植物の光合成メカニズムで太陽エネルギーを用いて水から水素を製造する人工光合成技術 －可視光での水の完全分解反応を世界で初めて達成－
産総研ではI-（ヨウ素イオン）とIO3-（ヨウ素酸イオン）という一組のレドックス対を用い、光触媒をヨウ化ナトリウムの水溶液に混合して懸濁し、可視光を照射するだけで水が分解し、水素と酸素が２対１で長時間定常的に発生することを確認しました。この技術は可視光応答性の人工光合成システムを構築した世界初の例と言えるものです。
■セシウムで表面処理した高性能光触媒を開発
産総研ではWO3光触媒を、セシウム(Cs)で表面処理する手法を開発しました。この光触媒をもちいることにより、太陽光による水分解の電解電圧はほぼ半減するので、低コストの水素製造が期待できます。
■超臨界水熱反応による高結晶性ニオブ酸カリウムナノ粒子の製造
産総研では水の分解による水素生成に用いることが出来る、光触媒活性の高いニオブ酸カリウムナノ粒子を短時間の水熱合成により製造する方法を開発しました。
■酸化物光電極を用いた水分解による水素製造の世界最高効率を達成－太陽光を用いた新しい水素製造システムの低コスト化へ－
産総研では酸化物半導体光電極を用いた水分解による水素製造に関して、非常に高性能な積層光電極を開発しました。今回開発した技術は、太陽エネルギーを利用して水分解による水素製造の際の電解電圧を大幅に低減できる技術であり、将来、低コストの水素製造が可能となることが期待されています。
■リチウムと水の反応を制御してクリーンな水素を製造する
産総研では金属リチウム負極と炭素正極を組み合わせ、これに電解液としてハイブリッド電解液（＝有機電解液／固体電解質／水性電解液）を用いることにより、水素と電力を同時に製造する新しいコンセプトを考案し、今回システムとして実証することに成功しました。
■水素製造用触媒-予備改質不要の炭化水素改質触媒
産総研では天然ガスやガソリンなどの炭化水素原料から水素を製造できる触媒を開発しました。この触媒はニッケル（Ni）、ストロンチウム（Sr）、レニウム（Re）と微量のロジウム（Rh）をジルコニア（ZrO2）に担持したものです。
http://www.aist.go.jp/aist_j/research/patent/2010/05_2/
■新しい水素製造方法の開発－炭化水素からCO2を排出しないで水素を製造できる触媒－
産総研では二酸化炭素を出さないで水素を製造できる触媒を開発しました。この触媒は安価な鉄とアルカリ金属をアルミナに担持したものであり、メタンなどの炭化水素を水素と炭素に分解する機能があります。
■水素分離膜におけるパラジウム削減
産総研ではパラジウムで高純度水素を作る技術に関連して、多孔質支持体上に薄い高分子層を一旦形成し、その上にパラジウムをメッキしてから高分子層を除去することで、無欠陥のパラジウム薄膜を作ることに成功しました。
■格子酸素ガス化による石炭からの水素製造
産総研では酸化金属中の格子酸素を利用したガス化による二酸化炭素回収と高純度水素製造について小型試験装置を用いて検討を行いました。
■木材から水素を生産する新技術
産総研では二酸化炭素吸収ガス化によるバイオマスからの水素の直接生産技術の研究開発を行いました。本技術のプロセス試算によれば、吸収剤の再生プロセス（CaCO3 → CaO+CO2）に必要なエネルギーも含めて、1tonの木材から約1,000立方メートルのクリーンガスが得られることが分かりました。
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