メタンハイドレート生産技術グループ

ブルー水素・ブルーアンモニアの原料となるメタン資源として期待されている天然メタンハイドレート資源開発において、天然メタン資源の生産性評価のための貯留層モデル構築に資する天然コア特性分析を行っています。また、CO₂ハイドレート によるCO₂の地層固定やガスハイドレートのガス分離機能を利用したCO₂分離など、カーボンニュートラルなメタン資源開発に向けた排出CO₂削減のための取り組みを行っています。さらには、ガスハイドレート特有の物性（熱物性やゲストホスト相互作用）解明などによる基本特性の理解を通じ、ガスハイドレートの機能を工業的に活用する研究開発を行っています。

キーワード：炭素資源、天然メタンハイドレート、保圧コア解析、ガスハイドレート、CCUS

• a) 圧力コア（10 MPa, 4℃）：東部南海トラフより採取したメタンハイドレートを含む砂質堆積物
• b) 圧力コアサンプルの保圧保管
• c) 深海底の温度・水圧・地盤応力条件を再現した力学・浸透率計測装置

In the development of natural methane hydrate resources, which are expected as newly methane resources for blue hydrogen and blue ammonia, we study a natural core characteristic analysis that contributes to a reservoir modeling for productivity evaluation of natural methane resources. We are also trying to reduce CO₂ emissions for the development of carbon-neutral methane resources, such as carbon fixation with CO₂ hydrate and CO₂ separation using gas hydrates. Furthermore, we are conducting research and development to industrially utilization of gas hydrate through understanding the uniquely fundamental properties of gas hydrate (thermal properties and guest-host interaction).

Keywords: Carbon resource, natural methane hydrate, pressured-core analysis, gas hydrate, CCUS

メタンハイドレート開発システムグループ

環境調和型の持続可能な社会を構築するという社会課題の解決とエネルギーセキュリティ確保のため、天然ガスの供給源として期待される砂層型MH貯留層の解析・モデル化、ガス生産時の流動保証等の実践研究、および表層型MHの資源化に必要な要素技術の開発を進めています。 MHから得られるメタンはブルー水素の供給源としても位置付けられています。また、MH資源開発フィールドを用いたハイドレートによるCCS技術に関する検討も開始しました。当グループでは、上記の研究に必要なインヒビタの作用機構の解明や蓄熱・ガス分離特性の解明などのハイドレートの機能活用に関する目的基礎研究も併せて実施し、様々なハイドレート研究の評価・解析技術の開発と新規テーマの創出、および技術の社会実装にチャレンジしています。

キーワード： メタンハイドレート開発、ハイドレート 利用CCS、ハイドレート機能活用、物理特性探索、セミクラスレート

MH生産性増進・坑井内流動障害防止技術

MHからの天然ガス生産時の地層内および坑井内におけるMH再生成や氷生成について予測し流動性を確保するため、

• MH抑制物質の探索と評価
• 熱物性解析、スキン形成

を行なっています。また、MH被覆気泡の生成・成長・凝集過程についても、観察し調べています。

一方向凝固法によるMH生成を阻害物質の評価。阻害剤を添加した状態で結晶成長界面を観察し評価する。

ハイドレートの機能活用技術

MHからのメタンガス生産プロセスにおいては、プロセス内で再生成したMHによる閉塞が懸念されます。当グループでは、MH生産システムに適したMH流動剤の開発を行っています。

ハイドレートの機能活用技術

ハイドレートの機能を活かしたCCS技術や蓄熱技術の開発を行っています。CO2ハイドレートやセミクラスレートハイドレートなどを用いた材料・プロセス開発を実施しています。

炭化水素資源転換グループ

炭化水素資源をクリーンかつ高効率に有効利用するための転換プロセス及び分析技術に係る研究開発を推進しています。超多成分の炭化水素分子の混合物であるバイオマス、各種廃棄物、石油、石炭などを分子単位で解析する技術開発を通じ、メカニズム解明や、新規転換プロセスを提案します。様々な反応実験、反応シミュレーション、プロセス・システム解析に係る技術開発を通じ、分子反応～反応器～社会・環境というナノ～マクロを全体最適化した高効率転換プロセスを提案します。

キーワード： 炭化水素資源、バイオマス、廃棄物、石油、石炭、アスファルテン、コークス、詳細構造解析、プロセス・システム解析、抽出、原料前処理、高付加価値化、熱分解、ガス化、接触分解、ファウリング

エネルギー変換プロセスグループ

石炭や天然ガスなどの既存の化石資源を高効率かつクリーンに利用する技術、再エネ由来水素あるいは工場などから排出されたCO₂を活用した合成ガスや化学基幹原料の製造するCCU技術の開発が持続的な低炭素社会に実現のために必要です。エネルギー変換プロセスグループでは、エネルギー資源有効利用における新たな物質転換を可能とする革新的な熱化学プロセスの構築をめざし、加圧反応装置、流動層反応装置などを用いた研究開発を進めています。

キーワード：化石資源、再生可能エネルギー、水素、CO₂有効利用、化学変換プロセス

To realize a sustainable low-carbon society, energy conversion process group engages in comprehensive research activities on development of new technologies for clean and efficient usage of conventional hydrocarbon resources such as coal and natural gas. We are working on research works for the novel CCU (Carbon Capture and Utilization) process which can convert CO₂ to fuel, syngas or valuable chemicals in conjunction with electricity/hydrogen derived from renewable energy producing syngas or chemicals. We deploy energetic research activities on the innovative thermo-chemical or electrochemical energy/material conversion processes, based on the fluidized bed technology, catalytic chemistry, gasification/pyrolysis technology and electrochemical device technology.

Keywords: Fossil fuels, Renewable energy, Hydrogen, CO₂ utilization, Chemical Conversion Process

エネルギー変換材料グループ

2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略において、様々な革新技術を早期に社会実装することが求められています。当グループがこれまで技術開発を推進してきたCO₂分解、CO₂リサイクル、水素還元などはいずれもグリーン成長戦略の関連技術に位置づけられており、今後も引き続き積極的な研究開発が必要と考えられます。具体例として、二酸化炭素（CO₂）と水（H2O）の共電解と炭化水素合成反応を組み合わせた高効率合成メタン（PtoGas）技術、高温溶融塩を用いたCO₂直接電解（PtoSolid）および併産固体炭素の応用展開技術、循環流動層を用いた鉄鉱石の直接水素還元技術（ゼロカーボン・スチール）などの研究開発を企業や大学と連携して推進しています。

キーワード：SOFC-SOEC電気化学セル開発、共電解、合成メタン（e-methane）、CO₂直接電解と併産固体炭素材料、水素還元製鉄（ゼロカーボン・スチール）

Social implementation of various innovative technologies is urgently required under the “Green Growth Strategy through Achieving Carbon Neutrality in 2050 (METI, Japan)”. We are conducting research and development on the related technologies with Green Growth Strategy. Specifically, highly effective PtoGas (e-methane) technology combined with co-electrolysis and recycled carbon fuel synthesis reaction, direct electrolysis of CO₂ to solid carbon and O2 in high-temperature molten salts (PtoSolid technology), and hydrogen reduction of iron ores by circulating fluidized bed etc. are being developed through internal/external cooperation.

Keywords：SOFC-SOEC electrochemical cell, Co-electrolysis, Recycled carbon fuel (e-methane), Direct CO₂ electrolysis and Co-produced carbon material, Hydrogen reduction iron-making

エネルギー触媒技術グループ

低炭素社会の実現に向け、二酸化炭素の再資源化および再生可能エネルギーや未利用エネルギー資源の利用拡大を目指して、触媒、反応工学、電気化学をベースとした研究開発を実施しています。現在、再生可能エネルギー由来の水素・バイオマスや廃棄物・回収した二酸化炭素等を原料としてエネルギーキャリア・燃料（アンモニア、メタン、軽質炭化水素、バイオ燃料）および有用化学品を高効率に製造・利用するための新規触媒、材料およびこれらを用いた反応システムの開発を行っています。また、再生可能エネルギー由来の電力を直接利用する新規反応プロセスの開発にも取り組んでいます。

キーワード：触媒、カーボンリサイクル、合成燃料、電気化学、水素・エネルギーキャリア、バイオ燃料

To realize a low-carbon society, our group aims to develop advanced catalysts combined with chemical reaction engineering and electrochemistry for extensive utilization of renewable energy and unused energy resources, which would contribute to the carbon dioxide capture and utilization, and hence reduce CO₂ emission and global warming. Currently, we are developing new catalysts and composite materials for many kinds of chemical reaction systems, which can efficient and cost-effective produce energy carriers, fine chemicals and fuels such as ammonia, methane, light hydrocarbons functional organic compounds and biofuels using renewable hydrogen, biomass, waste and recyclable CO₂ as feedstocks. We are also studying on new chemical engineering and reaction system, which can utilize renewable electricity for the purpose as aforementioned.

Keywords: Catalysts, Carbon recycling, Synthetic fuels, Electrochemical, Hydrogen・Energy Carriers, Biofuel

水素材料グループ

安全で経済的な水素社会に移行するためには、水素サプライチェーンの各種要素技術のさらなる高性能化、高効率化、低コスト化が不可欠です。当グループでは、その中でも再生可能エネルギー由来の水素を高圧ガス保安法等の制約を受けずに、高密度に貯蔵できる水素吸蔵合金の開発および高性能化(高容量化・高耐久化)を進めています。また、水素と水素吸蔵合金の反応の特徴を利用して、熱化学式水素昇圧、水素精製等の水素貯蔵以外の付加的機能への応用にも取り組んでいます。水素雰囲気中での材料評価技術を活用し、水素吸蔵に伴う合金の構造変化をとらえるなどの基礎的研究から、材料特性の向上を目指しています。

キーワード：水素貯蔵、水素昇圧、燃料電池自動車、水素ステーション

To promote reliable and economical Hydrogen Society, we are developing highly durable high-capacity metal hydrides for hydrogen storage systems. In addition, based on the characteristics of metal hydrides, deeply understood through our fundamental studies using in-situ testing apparatuses, we are working on supplementary functionalities such as thermochemical hydrogen compressors and hydrogen purification.

Keywords：hydrogen storage, hydrogen compression, FCV, H₂ refueling station

日立造船-産総研循環型クリーンエネルギー創出連携研究室