2022年7月22日
日化協技術賞 受賞講演
(Cisco Webex)

再生可能エネルギー固定化を目指した新規電解技術の開発（第54回 日化協技術賞 環境技術賞）

ENEOS株式会社 中央技術研究所 水素キャリアグループ
松岡 孝司

目次

1．再生可能エネルギーと水素キャリアについて
2．有機ハイドライド電解合成技術（Direct MCH®)について
３. Direct MCH®技術の開発状況と実証について

４．まとめ

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海外再エネの利用
再エネと水素キャリア✓ 再エネ発電コストは年々低下し、適地では化石燃料の火力発電よりも安価。
再生可能エネルギーの発電コスト
集光太陽光発電

陸上風力発電洋上風力発電

電力単価

太陽光発電

化石燃料
発電コスト

出典：International Renewable Energy Agency, RE power generation cost in 2020
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海外再エネの利用
再エネと水素キャリア✓ 再エネは、発電場所・時間ともに、需要と供給がマッチしないことが大きな課題。
⇒エネルギーを貯蔵、輸送できる水素キャリアが注目されている。
太陽光の分布

太陽光発電の1日トレンドWorld wind map at 80m. Source
出典：3TIER, Inc/REmapping the World Initiative (RETScreen® International
Clean Energy Decision Support Centre, 2009)

X. Zhu et al., IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID,
8,1(2017) 3.
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水素キャリアを用いたCO2フリー水素サプライチェーン
MCH
TOL水素化

電解再エネ

TOL

有機HD
タンカー

MCH
TOL MCH脱水素※MCH：メチルシクロヘキサン、TOL：トルエン

液水
化石燃料(褐炭・ガス)＜供給＞＜キャリア製造＞ ＜海上輸送＞ ＜脱水素＞＜水素製造＞

水素改質＋CCS

水素液化

水素液水液水タンカー

液水気化

NH3

※CCS：二酸化炭素回収・貯留

ｱﾝﾓﾆｱ製造NH3燃焼燃料電池

ｱﾝﾓﾆｱﾀﾝｶｰ
水素ステーション＜CO2回収＞
CO2回収(ex. DAC※)

軽油など
石油タンカー
液体燃料製造航空機、自動車用燃料

CO2

メタン
メタン製造/液化
LNGタンカー※DAC：二酸化炭素空気回収

火力発電

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有機ハイドライド（MCH）系水素キャリアのメリット✓ MCH、トルエンは、常温・常圧で液体であり、ハンドリングが容易。
✓ MCHは、一度に大量の水素を運搬することが可能。
✓ 製油所装置(脱水素装置)やケミカルタンカーなど既存インフラが活用可能。
再エネが安価な国(豪州、中東など)

エネルギー消費国(日本など)

メチルシクロヘキサン
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MCHの製造方法(従来法と当社開発法)
従来法(水電解＋化学水素化)では、MCH製造に２段階のプロセスが必要であったが、１段階にできる新規プロセス(Direct MCH🄬、有機ハイドライド電解合成法)を開発。メリットは以下の通り。
① 水添プラント、水素タンク等の削減によるCAPEXの大幅削減➁ 補機動力、メンテナンスコスト、土地代等の削減によるOPEXの大幅削減
水添プラント水電解水素

電力

3H2O → 3H2 + 3/2 O2

水添

水素

CH3+ 3H2→CH3Direct MCH®
電力

電解再生可能エネルギー
CH3+ 3H2O →メチル
シクロヘキサンCH3+ 3/2 O2Copyright © ENEOS Corporation All Rights Reserved.

Direct MCH®とは？
✓ Direct MCH®（有機ハイドライド電解合成法)は、水電解に似た新規な電解合成法。
（水電解の水素製造をトルエン→ＭＣＨ製造に変化させたシステム）✓ 燃料電池技術などを融合させることで、工業電解レベルの電流密度(反応速度)を達成。
水電解

Direct MCH®

e－

電子 e－

酸素

水素イオン交換膜

トルエン→ＭＣＨ

酸素

H+H+陽極e－e－

陰極
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Direct MCH®電解槽開発(スケールアップと実証)✓ 25年度まで段階的なスケールアップ実施。30年度以降に商用化予定。
✓ 2021年8月に経済産業省、NEDOの進めるグリーンイノベーション基金にも採択。
～2018
小型電解槽

～2020
高さ合わせ電解槽～2022～2025

203０～

中型電解槽

大型電解槽

商用化

230cm

X9010cm x15140cm

X50140cm
大型電解槽：300～1000基

0.02 Nm3/h
0.08 kW

0.3 Nm3/h
1.5 kW

30 Nm3/h
150 kW

FCVミニカー(2019.03.15済)FCV充填/走行(2021.11.02済)

水素ST規模実証(2023.03頃、準備中)

1000 Nm3/h（800 トン/年）
5000 kW～30万 トン/年～5 GW

水素発電規模へ

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グリーン水素の実証について✓ 豪州でDirect MCH®技術を用いて、再エネ由来のMCHを製造(豪州クイーンズランド州)✓ 国内に輸送し、脱水素、FCVグレードへの精製、昇圧を実施。
✓ 水素ステーションで、グリーン水素を燃料電池車に充填、テスト走行成功（2021年11月2日）

ＭＣＨ製造(豪州再エネ)

脱水素製造(横浜)

ＦＣＶへの充填(東京都板橋区)

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グリーン水素サプライチェーン実証
動画(3分間)Copyright © ENEOS Corporation All Rights Reserved.

Direct MCH®のスケールアップ・・・高さ合わせ電解槽✓ 高さ合わせ電解槽により、重力による電解槽性能の影響を確認。
✓ 浸透水の排出、副生水素の排出などを含め、均一にトルエンを供給することが課題であった。
⇒ マテリアル(触媒や電解質膜など)の改良やシミュレーション技術を駆使することで、ターゲットを大幅に上回る性能を獲得
高さ合わせ電解槽試験

水素発生時のTol濃度, %80706050

性能良4030
初期性能

約1ヶ月の起動停止試験

2010000.20.40.6
電流密度, A/cm20.8
高さ合わせ電解槽
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今後のDirect MCH®実証✓ 22年度実証は中型電解槽を利用し、400L/日のグリーン水素（MCH）を製造✓ 初期段階からサプライチェーン全体の課題抽出を実施し、早期の商用化を目指す✓ 25年には、商用化時の1ユニットとなる大型電解槽の実証を計画
22年度実証
太陽光発電(250kW)

日本(横浜)

豪州(ブリスベン)
Direct MCH中型電解槽プラント(150kW級)

水素出荷センター(横浜)水素ステーション

400L/day
脱水素(横浜)25年度実証
太陽光発電

豪州(選定中)日本(選定中)Direct MCH大型電解槽プラント(5,000～10,000 kW級)

13,000L～
26,000L/day

利用先(選定中)

脱水素(当社製油所)

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豪州実証の状況✓ 豪州クイーンズランド州ブリスベン市にプラントを建設中✓ 250kWの太陽光パネルと150kWの電解槽を連結させることでグリーン水素(MCH)を製造✓ 再エネ連動や亜熱帯環境における電解槽の運転制御、劣化挙動解析などを実施予定
実証場所

プラント図面

ガス・水供給設備
整流器

変電設備

電解槽
BOP

電解槽
建屋

太陽光発電(250kW)

ブリスベン空港
排ガス処理

タンク

実証場所

Bulwer島
ブリスベン港Copyright © ENEOS Corporation All Rights Reserved.

豪州実証の状況✓ ブリスベン市Bulwer島にて、2022年6月に工事開始、2023年1月から運転開始予定

実証地全体

工事着工(2022.6)

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商用化に向けたロードマップ
新規技術のDirect MCH®、既存技術の水電解グリーン水素製造を含めて豪州での生産を計画中。将来的には、他国も含めて、量産を検討。
21年度
２２年度
Direct MCH®電解槽開発

23年度

24年度

25～２７年度

電解槽スケールアップ, 部材改良コストダウン, 高出力化

28～３０年度

31～

量産体制構築Direct MCH®中型電解槽実証
実証運転

実証プラントEPC

Direct MCH®
大型電解槽実証

商用プラントFS実証プラントEPC

MCHサプライチェーン実証(既存技術)
水素源候補地調査・FS・基本設計
現地企業との連携

実証運転

FS

EPC

連携
EPC

実証

★事業化
増強, 低コスト化

2050年水素コスト20円/Nm3以下へ！
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®プラント（商用化イメージ、2030年頃）
商用プラントイメージの策定
Direct MCH✓ 2030年に水素発電１00万kW相当(200万世帯分、原発1基相当)のグリーン水素を製造するプラント建設開始を目指し、研究開発と実証を進めている。
✓ １プラントあたり、217万トン/年＊１のCO2削減を見込んでいる。
✓ 材料メーカー、電解槽メーカー、エンジニアリング会社など、すそ野の広い産業構築が期待できる。
再エネ 5GW＊１ 経済産業省資源エネルギー庁資料

電解槽

タンカー

タンク

(大規模水素サプライチェーンの構築)から、当社で試算

タンク → 脱水素プラント・・・

5MW電解槽70,000kLクラス

11万tタンカー

商用化時のプラントイメージ

純水製造

冷却水設備

気液分離

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まとめ・ 水素キャリア(MCH) 製造を高効率、低コストで製造する新規プロセス(Direct MCH®)を開発した。
・ Direct MCH®の基礎検討は完了し、電解槽のスケールアップと再エネ適地での実証を並行して進めている。
・ 2021年11月には、豪州産グリーン水素による国内での燃料電池車走行試験に成功した(世界初)。
・ 中型電解槽プラント(30Nm3/h-水素貯蔵)実証に向けてプラント設計、電解槽開発を実施中。
豪州でプラント建設開始し、2023年1月頃から運転開始見込み。
・ グリーンイノベーション基金に採択され、2030年の商用化に向けて研究開発を加速させている。

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受賞メンバー

ENEOS株式会社 本牧インサイト
https://www.eneos.co.jp/company/rd/hommoku_insight/2022/202206_02.html
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ご清聴、ありがとうございました

Thank you for your attention!!