第1章 水素製造・貯蔵・供給における現状、課題と今後の展望

• 1. 水素製造技術
• 2. 水素貯蔵技術
  • 2.1 高圧水素ガスによる貯蔵
  • 2.2 液体水素による貯蔵
  • 2.3 ケミカルハイドライドによる貯蔵
  • 2.4 水素貯蔵材料による貯蔵
• 3. 水素供給技術
  • 3.1 水素圧縮技術
  • 3.2 水素充填技術

第2章 次世代水素製造技術の現状と高効率化

第1節 水の電気分解、熱化学水素製造と原子力の水素製造への利用

• 1. 水素製造の技術動向
• 2. 水素の製造
  • 2.1 水の電気分解
  • 2.2 熱化学水素製造
• 3. 原子力の水素製造への利用
  • 3.1 高温ガス炉の可能性
  • 3.2 炭素循環型水素システム

第2節 熱中和改質方式による水素製造技術

• 1. 熱中和式改質技術
  • 1.1 触媒反応
  • 1.2 改質器
• 2. 熱中和式水素発生装置
  • 2.1 改質
  • 2.2 精製
  • 2.3 水素発生装置プロセス概要
  • 2.4 水蒸気改質方式との比較

第3節 灯油を原料とした水蒸気改質反応とオートサーマル反応による水素製造

• 1. 改質反応を利用した化石燃料からの水素製造
  • 2.1 水素製造システムの概要
  • 2.2 水蒸気改質反応
  • 2.3 部分酸化反応
  • 2.4 オートサーマル反応
• 2. 灯油を原料とした場合の水蒸気改質反応とオートサーマル反応の比較
  • 3.1 灯油を原料とする水蒸気改質反応技術
  • 3.2 灯油を原料とするオートサーマル反応技術

第4節 膜型反応器 (メンブレンリアクター) /天然ガスからの高効率水素製造

• 1. 膜型反応器と水素製造への応用
• 2. 膜型反応器を用いた水素製造実証試験
• 3. 膜型反応器用耐熱性水素分離膜の開発

第5節 パラジウム合金圧延箔を利用した水素分離膜モジュール技術による効率化

• 1. 水素分離膜
• 2. パラジム合金圧延箔を利用した水素分離膜モジュール
  • 2.1 パラジウム合金
  • 2.2 パラジウム合金圧延箔を利用した水素分離膜モジュールの開発
• 3. パラジウム合金圧延箔を利用した水素分離膜モジュールの用途
  • 3.1 水素ガスの精製
  • 3.2 改質ガスからの水素ガスの分離精製

第6節 マイクロリアクターによる水素製造技術

• 1. 水素製造マイクロリアクターの設計コンセプト
• 2. Ni高分散炭素膜を用いたメタノール分解反応
  • 2.1 実験
  • 2.2 充填型反応器とマイクロリアクターの比較
  • 2.3 マイクロ流路幅の影響
• 3. 触媒マイクロリアクターの操作による反応選択性制御の可能性の検証
  • 3.1 壁面触媒装填型マイクロリアクターの有効性
  • 3.2 積極的に拡散速度を制御する方法
• 4. 水蒸気改質/CO除去用マイクロリアクターシステムの検討
  • 4.1 実験
  • 4.2 マイクロリアクターと管型反応器の比較
  • 4.3 反応モデルとマイクロ流路内反応メカニズム
  • 4.4 CO選択酸化法による水素精製

第7節 バイオマス・廃棄物からの水素製造技術

• 1. 水素製造技術の概観
• 2. 熱分解ガス化および改質プロセスによる水素製造
  • 2.1 ガス化および改質反応
  • 2.2 ガス化反応装置と実験例
  • 2.3 触媒改質
• 3. 生物学的技術による水素製造
  • 3.1 水素発酵
  • 3.2 水素・メタン二段発酵プロセス
• 4. バイオマス・廃棄物からの水素製造の課題

第8節 高温ガス炉による水素製造技術

• 1. 高温ガス炉
• 2. 水素製造技術
  • 2.1 ISプロセス
  • 2.2 ハイブリッドプロセス
• 3. 将来の展望

第9節 高温水蒸気電解による水素製造技術

• 1. 高温水蒸気電解の原理と特徴
  • 1.1 電解による水素製造の原理
  • 1.2 高温水蒸気電解の特徴
  • 1.3 セル材料と構造
  • 1.4 運転条件の検討
• 2. 主な開発課題
• 3. 研究開発の状況
• 4. 開発例① 原子力による水素製造プラントの検討
• 5. 開発例② 水素電力貯蔵システム

第10節 水素製造用担持金属触媒

• 1. メタンの水蒸気改質用触媒について
  • 1.1 Ni触媒の調製と反応
  • 1.2 Ni/perovskite触媒の触媒性能
• 2. 炭化水素以外の燃料を用いた水蒸気改質による水素製造
  • 2.1 Fe/Co触媒の調製と反応
  • 2.2 エタノール水蒸気改質の結果
• 3. 水性ガスシフト用触媒の開発について
  • 3.1 ペロブスカイト型酸化物および鉄系酸化物触媒の調製と反応
  • 3.2 ペロブスカイト型酸化物触媒の活性

第11節 太陽光利用による水素製造システムと光触媒による低コスト化

• 1. 光触媒-電気分解ハイブリッドシステムによる水素製造
• 2. 多孔質半導体光電極を用いた水分解による水素製造

第3章 水素吸蔵合金、炭素系水素吸蔵材料

第1節 .水素吸蔵合金

• (1) Mg系及びTi系水素吸蔵合金
  • 1. 金属水素化物の熱力学的安定性について
  • 2. Mg系水素吸蔵合金の開発
    • 2.1 従来のMg基合金
    • 2.2 Mg基合金設計の新しい試み
  • 3. Ti基合金の開発
• (2) ラーベス構造を有した新規マグネシウム系水素吸蔵合金
  • 1. ラーベス構造を有した水素吸蔵合金
  • 2. マグネシウム系の水素吸蔵合金
  • 3. ラーベス構造を有した新規マグネシウム系水素吸蔵合金
• (3) 超高圧下で合成される水素貯蔵材料
  • 1. 高圧水素と水素貯蔵材料
  • 2. マルチアンビル法を用いたMg-遷移金属系新規水素化物の創製
  • 3. 超高圧法で合成された新規水素化物の結晶構造
  • 4. FCC型超格子構造を有するMg-遷移金属水素化物の水素貯蔵特性
  • 5. 新規4元系水素化物の探索

第2節 .炭素系水素吸蔵材料

• (1) カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー
  • 1. カーボンナノチューブ・ナノファイバーの水素貯蔵特性に関するこれまでの研究報告
    • 1.1 単層カーボンナノチューブ (SWCNT) ・多層カーボンナノチューブ (MWCNT)
    • 1.2 カーボンナノファイバー (CNF) ・グラファイトナノファイバー (GNF)
  • 2. 単層カーボンナノチューブ (SWCNT) の水素貯蔵特性
    • 2.1 SWCNT試料の細孔構造
    • 2.2 SWCNT試料の水素吸着特性
• (2) グラファイト
  • 1. 水素吸蔵/放出特性
  • 2. CnanoHx-LiH複合系
• (3) スピルオーバー水素を利用した新規水素貯蔵
  • 1. スピルオーバーとは
  • 2. 炭素へスピルオーバーした原子状水素の可逆貯蔵
  • 3. 新しい貯蔵方式、「物理吸着+スピルオーバー」
  • 4. 「物理吸着+スピルオーバー」の報告例
  • 5. 原子状水素の貯蔵に関する詳細なメカニズム
    • 5.1 H2分子の金属への解離吸着～スピルオーバー
    • 5.2 原子状水素の表面拡散
    • 5.3 受容体にトラップされた原子状水素の状態
    • 5.4 貯蔵サイト
    • 5.5 原子状水素の放出
  • 6. スピルオーバーを経由しない原子状水素貯蔵の可能性

第3節 .実用化から見た水素吸蔵合金の現状と課題

• 1. 水素吸蔵合金の実用化状況
  • 1.1 水素利用技術から見た合金の要求特性
  • 1.2 実用水素吸蔵合金の特性とその応用例
• 2. メカニカルアロイング法による水素吸蔵合金の改質
  • 2.1 メカニカルアロイング法
  • 2.2 MA法で作製した水素吸蔵合金の開発例
• 3. 風力・太陽光発電による水素製造および貯蔵システム
  • 3.1 システム概要
  • 3.2 TiFe合金タンクとその水素貯蔵特性

第4章 水素貯蔵用タンク、圧縮容器材料/水素貯蔵システム

第1節 .水素脆化の機構と対策

• 1. 水素の侵入と分子状水素の析出
• 2. 脆性破壊
  • 2.1 内圧理論
  • 2.2 表面エネルギー低下理論と格子脆化理論
  • 2.3 粒界破壊
• 3. 水素による塑性変形の助長
• 4. 水素による変形損傷の生成助長
• 5. 水素脆性に及ぼす材料組織の影響

第2節 .水素貯蔵用タンク/容器材料/システム

• (1) 水素貯蔵システムに関するエネルギー業界からの課題と要求特性
  • 1. 水素の製造
    • 1.1 多様な水素の製造方法
    • 1.2 水素の出荷設備
  • 2. 水素ステーションへの配送
    • 2.1 エネルギー効率
    • 2.2 ローリー輸送の積載量
  • 3. 水素ステーション
    • 3.1 オフサイトステーションとオンサイトステーション
    • 3.2 蓄圧器の役割
    • 3.3 過昇温の防止
• (2) 自動車メーカーからの水素貯蔵システムの課題と要求特性
  • 1. 日本のエネルギ戦略からみた燃料電池自動車の位置づけ
  • 2. 燃料電池自動車の特徴と普及シナリオの考え方
  • 3. 水素貯蔵システムの課題
  • 4. 車載用水素貯蔵技術に関する新技術基準の検討
• (3) 燃料電池自動車搭載圧縮水素容器ライナー用アルミニウム材料
  • 1. アルミニウム合金の耐水素脆化性評価
  • 2. アルミニウム合金中での水素の挙動
  • 3. 新例示基準に向けての取り組み
• (4) 車載等水素貯蔵システム
  • 1. 水素貯蔵方法の比較
  • 2. 複合容器の現状
    • 2.1 高圧容器の種類
    • 2.2 高圧貯蔵システムの現状と課題
  • 3. 高圧容器 (タイプ3) の性能向上策
    • 3.1 体積効率の向上策
    • 3.2 経済性の向上策
    • 3.3 容器壁厚の決定要因
    • 3.4 アルミライナーの耐疲労性向上策
    • 3.5 開発事例
      • 3.5.1 仕様および評価項目
      • 3.5.2 評価結果
      • 3.5.3 性能向上
  • 4. ハイブリッド貯蔵タンクの開発状況
    • 4.1 ハイブリッド貯蔵タンクの概要
    • 4.2 仕様および評価項目
    • 4.3 結果
• (5) 炭素繊維強化樹脂 (CFRP) を用いた水素貯蔵用タンク
  • 1. CFRP製水素ガス貯蔵用タンク
  • 2. 粘土膜炭素繊維強化樹脂
    • 2.1 クレースト
    • 2.2 水素ガス透過試験
  • 3. 燃料電池車向け高圧水素ガス貯蔵用タンクへの応用
    • 3.1 水素ガスバリア性能の要求
    • 3.2 (財) 日本自動車研究所の水素ガス貯蔵用タンク透過試験
    • 3.3 クレースト複合化の効果と期待
  • 4.小型の高圧水素ガス貯蔵用タンクの試作
• (6) 有機ケミカルハイドライドによるグローバルな水素輸送
  • 1. 有機ケミカルハイドライド
    • 1.1 有機ケミカルハイドライド (OCH) 法
    • 1.2 各種水素輸送手段と水素貯蔵密度比較
    • 1.3 OCH法検討の歴史
  • 2. 水素化・脱水素反応
    • 2.1 水素貯蔵反応
    • 2.2 水素発生反応 (脱水素反応)
  • 3. 水素サプライチェーン構想
    • 3.1 グローバルな水素サプライチェーン構想
    • 3.2 ブラウン水素の製造
    • 3.3 グリーン水素の製造
    • 3.4 原子力エネルギーの有効利用
  • 4. 水素社会実現に向けた今後の課題
• (7) 有機ハイドライドを活用する水素貯蔵・輸送技術の新展開
  • 1. グリーン水素の製造と低炭素化プロセス
  • 2. 水素を石油で運ぶ有機ハイドライド技術
  • 3. ウインド・ソーラー水素の大規模な有機ハイドライド大陸間海上輸送
  • 4. 有機ハイドライドを活用するグリーンディーゼル自動車・スーパーエコ船舶の開発
  • 5. 有機ハイドライド活用する「スマート水素グリッド構想」
• (8) 水素エネルギー関連金属材料の水素脆化研究の基盤技術
  • 1. 水素添加
    • 1.1 高圧水素チャージと電解水素チャージにおける水素存在状態比較
    • 1.2 高圧水素チャージと電解水素チャージにおける水素量比較
    • 1.3 各種高圧水素ガス環境を模擬する電解チャージ条件
    • 1.4 各種温度における水素量
  • 2. 水素分析
    • 2.1 水素量および水素放出温度プロファイルに及ぼす格子欠陥の影響
    • 2.2 水素の存在状態分離
    • 2.3 変形過程における水素の動的挙動
  • 3. 水素脆化感受性
    • 3.1 SSRT試験による水素脆化感受性
    • 3.2 延性低下に及ぼす水素の役割
• (9) ホウ素系水素貯蔵材料
  • 1. 錯体水素化物
  • 2. ホウ素系錯体水素化物による水素貯蔵
    • 2.1 水素放出・再吸蔵特性
    • 2.2 材料設計指針としての「電気陰性度」
    • 2.3 マイクロインジケーターとしての「μSR分析」
    • 2.4 複合化
• (10) アルミニウム水素化物による水素貯蔵
  • 1. アルミニウム水素化物の化学合成と脱水素化特性
    • 1.1 化学合成条件の最適化
    • 1.2 結晶構造と熱力学的安定性
    • 1.3 表面改質と脱水素化特性
  • 2. アルミニウム水素化物の高圧合成と水素化特性
    • 2.1 アルミニウムと水素流体の直接反応によるAlH3合成
    • 2.2 エネルギー分散法により観察した水素化反応
    • 2.3 アルミニウムの水素化過程における結晶粒径変化
• (11) 水素貯蔵材料MgH2の製造と応用
  • 1. MgH2の製造法
    • 1.1 MgH2の工業生産化
    • 1.2 水素化マグネシウムタブレットの製作
  • 2. MgH2製造設備のスケールアップ
  • 3. MgH2の加水分解による水素生成
  • 4. マグ水素リアクターの開発とその適用例
    • 4.1 マグ水素リアクターの開発
    • 4.2 各種製品への適用例
  • 5. 生成物の再利用・再生
    • 5.1 MgO/Mg (OH) 2の再利用
    • 5.2 Mg/MgH2への再生
  • 6. 今後の展開

第5章 水素輸送・貯蔵における安全化技術・安全対策

第1節 .水素輸送・貯蔵におけるハンドリング技術

• 1. 水素に関する事故事例
• 2. 水素の性質
• 3. 水素の安全な取り扱いの基本的考え
• 4. 水素の安全な取り扱いについて
• 5. 水素設備の操作方法の基本
• 6. 取り扱いのノウハウ
• 7. 圧縮および液化水素輸送に係る技術
• 8. 貯蔵

第2節 .水素輸送システムの安全化対策

• 1. 水素供給の現状と水素需要量の推定
• 2. C-FRP容器の技術の現状
• 3. 高圧水素貯蔵用C-FRP容器の技術の内容
  • 3.1 C-FRP容器の種類と構造
  • 3.2 Type3 C-FRP複合容器の製造プロセス
  • 3.3 高圧水素輸送用C-FRP容器の要求性能
    • 3.3.1 圧縮天然ガス自動車用C-FRP容器を高圧水素輸送用に適用するための留意点
    • 3.3.2 容器材料の水素透過性
    • 3.3.3 急速充てん時のガス温度挙動
    • 3.3.4 容器材料の水素脆化
    • 3.3.5 高圧水素輸送用C-FRP容器の要求性能
  • 3.4 高圧水素輸送用C-FRP容器の適用例
• 4. 高圧水素輸送用C-FRP容器の技術課題
  • 4.1 Type3容器のライナー材料の水素脆化
• 5. 高圧水素輸送用C-FRP容器集合体 (集合容器) の安全性検証
  • 5.1 実機集合容器の横転試験
    • 5.1.1 集合容器の製作
    • 5.1.2 横転試験結果
  • 5.2 実機集合容器の垂直衝撃試験
    • 5.2.1 試験方法
    • 5.2.2 試験結果
  • 5.3 実機集合容器の水平衝撃負荷試験
    • 5.3.1 試験方法
    • 5.3.2 試験結果
  • 5.4 実機集合容器の水平静的負荷試験
    • 5.4.1 試験方法
    • 5.4.2 衝撃負荷試験との比較
  • 5.5 各種衝撃負荷試験の加速度の比較
• 6. 高圧水素輸送用車両の関連法規の検証
  • 6.1 関連法規
  • 6.2 道路運送車両の保安基準
• 7. 定置用蓄圧器へのC-FRP容器の適用
  • 7.1 日本の蓄圧器の現状
  • 7.2 日本の蓄圧器の課題
  • 7.3 定置用蓄圧器の海外の状況