https://www.youtube.com/watch?v=NDpzkGMJntM
「JST戦略的創造研究推進事業 新技術説明会 ～エネルギー・計測～」（2019年1月18日開催）にて発表。https://shingi.jst.go.jp/list/kisoken/2018_kisoken1.html
【新技術の概要】
分圧70MPa以上の水素ガスをギ酸から簡便に発生させる技術である。開発された高性能触媒により、100℃以下で、ギ酸水溶液から一酸化炭素を含まない”高圧・高品質水素”の連続供給を可能となる。ギ酸水溶液からの水素発生と、気液分離システムを具備したギ酸からの高圧水素発生について説明する。
【従来技術・競合技術との比較】
他の水素キャリアでは、水素発生に300度以上の加熱が必要であったの対して、ギ酸では100度以下の加温で高効率で高圧水素の発生が可能である。しかし、近年数多くのギ酸分解触媒が報告されているが、発表者の研究グループを除けば、40MPaを超える圧力を発生できる高性能な触媒の報告例はない。
【新技術の特徴】
・圧縮機を使わずに分圧70 MPa以上の高圧水素を連続製造する技術
・温水程度（80度）の加温で効率的な水素供給
・一酸化炭素を含まないため、改質が不要
【想定される用途】
・水素ガスステーションでの高圧水素供給
・ケミカルコンプレッサーとしての圧力供給
・緊急時の一時的な水素供給源
【書き起こし】「ギ酸からの高圧水素製造 【CREST】」 産業技術総合研究所 創エネルギー研究部門 エネルギー触媒技術グループ 上級主任研究員 姫田 雄一郎
(00:00) ありがとうございます酸素店の女だといいます この 今日はの兄さんからの高圧水素製造ということで この研究は産総研の私とそれから同じ産総研の 川浪との共同研究で行っております それではあの説明をさせ始めさせていただきたいと思います まあこのあたりはあのご存知の通り体さんこれからの鄭さんと社会するからエネルギー 水素エネルギー社会に向けた社会的要請で エネルギーをどうやって 所蔵したり郵送したりするかっていうところが今非常に問題になっているところかと 思います そこで 今の課題というのは そのエネルギーキャリアを安価で大量に合成生産が可能なことそれから水素と 水素貯蔵と発生におけるエネルギー効率が高いことあるいはコストが非常に安くする こと それと
(01:03) ここを加えましたけれどもこれから燃料電池車が普及すると思いますけれども 特に高圧水素というのが水素の供給コストまあいわゆる普通の常圧の水素供給コスト 以上に高圧圧縮エネルギーというのが非常にかかるということでこの部分が非常に コストが問題これからの課題として残っていると いうことになっているかと思います ということで我々は貯蔵というそう [音楽] を で水素発生が簡便な液体の水槽キャリアーとしての木さんを検討しているということ です ではなぜこういうことが必要かということなんですけれども もちろんあの国の方でエネルギーキャリアという プロジェクトが進めまして その中で液体水素それから mcha メチルシクロヘキサンそれからアンモニアと いうところで多分皆さんがたその水素キャリアーということでいろんなところで新聞 記事を見られるかと思います
(02:11) 実はこれある目的にためには非常に良いところがありますという家行っていいますのは 大規模で d 要する場合は非常に効率的になっています ただし個別に小規模で広せたの活用しているとも思いますと非常に問題があると つまり液体水素というのは非常にて国低音ですからマイナス253度ということで そういったものをあの普通の家庭とかまあ一般的な事業者立つ活用するのは非常に 難しい それから mc チャーもに青彼らしいそ取り出そうとするとどうしても300度 350度以上400度近い水素を取り出す必要がある 温度をかけなきゃいけないという問題があるということとそれから られた水素というのがまああの非常にあまりきれいではないということでそのまま初 燃やして発電にしてしまうということがありますまあこの場合だと水素ハッカーの 燃やすだけなので co2発生しないということでまぁある程度クリーンではあるんですけれども 課題としては逆に言うと簡単簡便に水素を取り出す方法ではないということで大規模な
(03:18) ところでは非常に有効であるけれども個別に取り出すというところはできないそれから もちろん高圧もとりあーこれは若干高圧は取り出せる研究が進んでおりますけどこちら の方は繰り出せないということでエネルギー キャリアでは水素アンカーかつ簡便に製造可能な液体系の水素 キャリアーというものがなかったということです 次ですけれどもじゃあ我々は今ここで木さんに注目しました でまず木さんの特徴についてまずお話しさせていただきます 木さんまあのフルからありの毒ということで ご存知かと思いますけれども まあ生物圏をドッグということでまあ極端に強い毒ではないというふうにまずあの 理解していただけれいただければと思います で構造的にはこういう工場で分子的に見れば co2がこう シート方が2つそれから水素がありますので 二酸化炭素と水槽から
(04:23) なる物質だということですそれからこれは常温で液体ですってが201度ということで 水とほとんど変わりませんで貯蔵としては例えばプラスチックの容器とかあガラスの瓶 ということで非常に取り扱いは容易で勝つ まあ比較非常に安定な化合物ではあります まああの温度をかけすぎたりするとまぁ少しずつ分解し ですけれども通常取り扱う文治は特に何か必要なことなんか 処置をしなければなぁというわけではありません でコスト的には8まあ純度に及びますけれども1本あたり 400度から400ドルから800度ということになります 生産量は世界全体で70万トン今ちょちょっとえ需要が増えていきますのでもう ちょっと上がってきているかと思います でこれを換算しますと水書3億立米に相当し 燃料電池車におく供給するですれば30万台の供給に相当するということになります 合成法製造法としてましては咲く36生物が大部分を占めていますけれども最近は coe 酸化炭素から合成することも
(05:30) 使った合成も進んでおりますでこれまでの 用途としては防腐剤とか皮なめし台というか凍結防止帯ということでほとんど エネルギー関連のものとしては認識されておりませんでした ですけれども以前から co2えぎさんから 木さんが水槽だ出せるというところでは一応注目はされております これは理由としてはまあいきたいなのでとりあ力用意それから水槽 まあ水素っていう風に考えればこの水素のガスの体積を約6 600倍に圧縮できるというふうに 考えられるわけですだか非常に取り扱い水素としては取り扱いが容易ということなん ですけれども実はまあこれは地こういう物質焼き注目されてたんですけれども実はこれ を水素を取り出す触媒がなかったというところが まあでの問題だと 我々はですね それで従来の木三田スイカ触媒の問題というのはこの分解するためには約200度以上
(06:38) の加圧加熱が必要 その結果 co 学生して あの燃料電池の触媒となりますと一酸化炭素が出てくると言うか問題があります それからへ 有機溶媒や添加物が必要であったディオスも他に必要なもの添加物が必要であると それから職場の耐久性が欠如それから高圧になるようなあの シーソガスとして高圧なるようなものがないということで課題としこれを 求められる触媒の機能としては水中で効率よく木さんから水素を発生させる優れた触媒 動かしにすれば非常に良い 推奨キャリイ安打6のではないかという風に考えたわけです でもしもそういうものができれば例えば現在我々が持っている触媒を使えばどういう 特徴があるかということをここに示す後示しいたしますけれども スイスを取り出すために開発する 加熱する温度が80度以下で十分達成可能と
(07:43) いうことです それからへ 一酸化炭素が出てきません に co2と水素の一対一の混合物が出てくるということになります ですから co を取り除くための会4月は不要になります それからいきたいですので貯蔵や備蓄 それからガイアと移動もを言う容易であります 原料が co2なので無尽蔵で大量に合成可能ということともう一つちょっとこれは 面白いかもしれないんですけども あとて78パーセント未満では消防法適用外ということで 燃料でありながら消防法 萌えないという特徴があるということで所蔵するときにまあ例えば設備が不要になっ たりするという特徴があるかと思います それから今回 を示します最大の特徴は非常に簡便に高圧の水素を供給することが可能ということです トータルの圧力としては100名が以上のガスが供給が可能ということで えっと理論上計算しますと
(08:54) 70メガ分の水素の分圧を取り出すことが可能にであるということがわかっていますの で co2を取り除けばそのままへ 燃料電池車に供給することは理論上可能ということになりますただ じゃった問題はありますけれども非常に簡便に高圧の水素を取り出すことができると いうことです ですから先ほどを示しましたサッカーの液体に 水素それからアンモニアや mch と競合するわけではなくてそれらも水素キャリアを補完する性質を持っているのが木 さんであるというふうに考えて頂ければと思います 次はじゃあ実際にどんな感じで水素が出てくるかというのを示しいたします これは木さんの水溶液ですまあこれはの非常に見やすいようにあまああの ある一定の条件でやっておりますけれども先ほどこう黄色い液体を入れましたけどそこ の中に こういう有機物と金属からなる
(09:59) 触媒を入れました でその触媒の量は約一定1mg ということは非常に少量です それから温度はここに示すように70度に設定しております とそれから木さん水溶液としては4ボーラだいたい15%ぐらいの木酸水溶液を使って おりますで最終的にこの濃度でありますと大体 ガスの発生量はだいたい19.7リッターぐらい出てくることかと思います この条件でありますとガスが1分間250ml が ということで これを色々計算しますとイリジウム金属1グラム当たり 水素 これは全体を示しますよ水素だけこの半分になりますけれども 水素の量が1時間あたり17ドル丸立米出てくることが可能とこの情景も使えばという ことになります ということで非常に簡単に水素が出てくるそれからもう一点は
(11:05) へ 若干見てもらえば分かりますけれどもバース音があと時々こう下がっていっています ですから若干吸熱反応であるということです で次はえーっこういった触媒が非常に広い反映競泳 適用範囲が広いということを示しするためについから何いくらか データを示したいと思います まず基本的な特性としてガス分析がこれ一番重要なところですけども ガスがどういう状態で出てくるかという事ですけれども反応している間 二酸化炭素と水素が1対1の割合でずっと出てくると で反応が終わるつまり木さんが亡くなると止まりますけれども止まった a 終わった反応溶液には李さんは全く検出されなくて 食害がちょっとだけ登っているともちろんそこにもう1回木さんを出せば反動を始める ことができます でこちら側は8一酸化炭素の分析ですけれどもこれ発生ガスけれどもこれが参照が スーッということで全く見えてこ
(12:11) ないということで出てくる子さんから出てくるのものは co2と水書ということに なります それからへ 次は 温度の影響ですけどまぁこれは温度ムードを上げれば喉反応が進むということでご覧に なった通りで 温度さえかければ上がっていくということです ただ100度を超えてきますと偽さんの自己分解が始まりますので一酸化炭素が出て くる可能性がありますので逆に言えば100度以下でやらなきゃいけないということで もあります で反応赤瀬管理は72 kj パー守るということです 次は木酸濃度の影響になりますけれどもこちら側がその悠木さん8位から出てきたガス の量ですけれども もうガスの量は異例たぎさん 方計算すれば出てくるとまあとにかく理論終了が出てくるって終わったら木さんは全く 以残らないという事です絶対出てくる量は計算できるとそれから反応速度ですけれども a これ約80%の木さんツイ水溶液であっても
(13:25) ガスは出てくるということですで一番敵とあの大敵なのは代替地で10%から15%の 木酸水溶液間職場によってちょっと若干違いますけどまぁこういう風な感じで まあ薄くなればもちろんあの反応速度落ちますただ8これが遅いと言いつつもですね 時間傾向 を見てみますとこれ80%作のんてんですけれども 最初を背負いんですけれども 木さんがなくなるということは木さんの濃度が減ってくると減ってくるということは 最適値に近づいてくるということでどんどんどんどん上がってくるというような系で まああの ここで観てもらえればここから反応が進めばどんどんどんどんスピードがあると幽霊と いうことで非常に分かりやすい 非常に安定な触媒であるということがお分かりいただけるかと思いますと言いますと 言いますよと言いように この触媒を使えば広い範囲で偽酸を分解して水素を取り出すことができるということ です だからこれはあの木さんえっペーハー 依存性を見ています
(14:30) 考古この場所が木さんの火木酸水溶液になりますでここの場所が偽酸ナトリウム になりますでその割合をここに示してこの緑の点が a はぁの値になりますけれども まぁだいたいの職場において技術はピアノ木さんを使うと最も高い山の速度が得られて まいりますでその場合100%の木産100%技術で分解することができる ベースを入れると若干速度も落ちるし 転化率も落ちてくるということで気酸水溶液一番いいということですでこれがなぜ とり天かといいますと ペーハーこれをで延期を入れなきゃいけないということは最終的に沿っこの溶液中を モニタリングして再期待最適地にしないという いないということなんですけども遺産水溶液そのものであればそれほどシビアな振れは なくてモニタリングする まあしないといけないかもしれないですけどもあまりシビアに考えずに持参を供給する ことでまぁあの安定的に持参を水素を取り出すことができるという一つの例になるかと
(15:39) 思います ます でもう一つは8実は今までのやつは強い益虫 を脱気した例なんですあのだいたいこういった触媒は 妲己するとか非常にシビアな条件でやらなきゃいけないということが知られています けども実はこれ 脱気した例と妲己しない0-0を示しております 赤い点が脱気した例で青い点が脱気しないでほとんど変わりません ただし当然水溶液中に水素が酸素が入っていますので酸素を取りのこぐ 足分だけ若干 水素の発生量が少なくなりますけれども まああまり気にせずに木さんから水素を取り出すことができ地上にお ええ 手間のかからない 水素発生装置という風に考えて頂ければと思います それから 非常に良い こういった true 貴金属鎖触媒というものは耐久性がないというふうに言われて いますけれどもこの触媒を使って100度の条件
(16:46) それから非常に高 協賛の条件で反応した0になりますけれども 百度で やってもですねこれだいたい10時間やってますけども ほとんど落ちない ような触媒も見出しつつあるということでかなり安定的に持参 木さんから水素を取り出すことができるということです 今までの例はガスの発生量はリッターターンになりましたけれども さらにですねもっといっぱい取り出せるような芳香ができないかということで ギ酸タンクを置いて上から ギ酸を供給して連続的にガスを発生させると いうようなことを検討してみました ですねで実際こういう風な感じで こういった大きな系でもガスをいくらでも発生させることができると我々はこれ以上の 大きな鈴はで出しませんけれども
(17:50) この場合ですと1時間あたりこの条件を使えば1時間あたり 水素を504リッターたせることができるというような 系 であります これを実際のあのガスの発生の経緯をを示しますけれども まあ約800時間 の間は若干落ちてこういう条件にはさすがに落ちていきますけれども 800時間ずーっとガスが発生して 今は ドルマがリューベ単位でが数を発生させることができるというところがポイントになる かと思います で このあたりは常圧の反応ですけども次はですねこれだけ非常に本簡便な条件で水素を 取り出すということが出来ればこういったみっぽいにペイ型の容器に使っていけば どんどんどんどんガスが発生して圧力上がっていくだろうとじゃあどこまで上がるんだ ということで 3こんな子さん早慶のカーナビとを協力して実際どこまで上がるかという検討を行った 計画はこれからになります
(18:54) でまぁ圧力が発生長はどっかで止まるということになるんですか実はですね これが結果になります実は他にもいっぱいあるんですけれどもまあ代表的なものを示し ますけれども 4モーラの木さんを使いますとすぐに20メガパスから200気圧 いたしました 12位モーラーでいきますともう60 メガパスカに近い値それからもっと上げればもっとどんどん上がっていくということで a 現時点では20モーラーを使えば100名が pa 以上 100メガパスカル以上線気圧以上のガスを発生させることがわかっています でもう一つ面白い特徴はですね8その木さんの返還率が非常に高いということで20 もうらを使っても最終的な木さんの分解率が86%ということでほとんど気酸を分解し ていると言う 事です じゃあこういった例が他に世界中で あるんじゃないかという事ですけど実は我々以外のグループでは我々の発表が終わった 後にいろんな研究者が入ってきてこういった高圧8種をやっておりますけれども実は
(20:04) 彼等色々 20数20から30連ありますけれども40メガパスカルを超える高圧を発信した例は 報告されておりません我々のグループ以外ではですね ということで我々の例というのは非常に 効率的に高圧水素を取り出すことができると言う いうことです 一つ問題がありますって言いますのはここに寝てきている圧力というのは co2と 水素が混合ガスです ですから co2を取り出さなきゃいけないことになります これらもう8理論上考えていたよりは分かると思いますけれども co2というのは高圧の co2というのは冷やせば行き化します で水素は北のままです ですから高圧の水素を出てきたやつを冷却すれば水素は気体のまま取り出せばいい でレイ化すれば co2は言い聞かせ期待になりますので下から取り出せばいいという
(21:10) ふうに単純に考えていただければいい ただしソースは一人二めんどくさいんですけどもいろいろ考え方としては非常に シンプル 2 ということで やった結果がこちらになります まず冷却しない場合は当然ながらどちらもガスなのでこういうふうに全く一層で 一対一のがすっ なので何も分離はできないんですけれどもこれを ヴァイナスたぶん10マイナス15度に冷却した場合ですね 高校見にくいかも知れませんここに液体が出てきております でこれが co2ですでこちらは合奏 要するに合奏と液層に分かれていますもちろんあの合奏にはもうエッチすると書いて ますけど co2が立化しなかった co2がまだ残っておりますので 完全に水素っていうわけではありませんえっとこれがその水素の純度になりますけれど も必要では1対1 50%ですけども15-8弾すると
(22:15) 69% a -78弾すると今96%まで 水素純度を上げることができておりますカツ 水槽の回収率は99%というデータが出ております ということで高圧の水素を取り出して冷却すれば理論上 co2はかなり部分 とりだと取ることができると言う 技術であります まとめますえーと今今回お話ししましたぎさんからの高圧水素発生ですけれども まず非常に簡便なアシス発生であり恩師での開発が 水素発生することができるとそれから百味がを超える圧縮エネルギーが得られると 融点ことです でもう一つは木さんというのはまああの消防法78パーセント以下にすれば消防法適用 外になります それから co の発生がないという利点があるかと思いますってこういった利点をを 用いますとまだ完全ではないですけれどもこういった高圧の水素を使えば水素がしてー
(23:28) しょんの高圧水総供給が低コストでできるのではないかという風に考えております でもちろん8非常に簡便な方法でスイスを取り出しますので家庭とか まああの勘弁たんあの簡単な小さな事業所でも水素供給が可能になると それからポンプが入らない前期大学まあそれほどかからない ケミカルコンプレッサー cars 感をすればいいというだけですのでまぁ昇圧焼死 として使えるのではないかと いうことですそれからその他の利用方法といたしましてはまあ例えば 例えばですけども遺産というのは廃棄物して非常に 処分し処理しにくいという例がありますので b さんを処理する触媒として使える あるいは中水を使えば d 2 o の凶高圧の dod 2号が筋2ガスを供給できるということでファイン ケミカルとか 医薬品製造等で活用できるのではないかと考えております 西ほぼ最後ですけれども実用化に向けた課題としては最終的な高圧の水素ガスの生成
(24:39) 分離分かり言ってんですけども最後の生成まで持っていきたいという所が一つ問題に なっております それからあとは耐久性です今1か月9合鍵3程度の高あ大家政を重圧では達成しており ますけれどもこれ1年程度までの走って取り伸ばしたいそれから今 均一系に溶けておりますけれども職場工程化すればより取り扱いが要因ではな要因に なるのではないか という風に思っております 企業の皆様には a 特にこのがっ生成について 高圧でのガス分離技術をどうにかできないかということを期待しております それからこういった用途といって 新しい用途の掘り起こしを考えていただければと思いますそれからこれは特許になり ます とそれから遠いお問い合わせ先は8産総研のいるイノベーションコーディネータ内藤 さまではまあこちらになっております今日起きておりますので もしも何かありましたらよろしくお願い致します
(25:45) 以上ですありがとうございました
