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岐 阜 大 学 の 活力（い ぶき）を地 域 から世界 へ発 信 する広 報 誌

2017-2018
Autumn-Winter

34

No.

【特集】

インフライノベーション
八百津町での社会実験を通じて水素エネルギーを中心とした次世代のインフラの構築を目指す。
熊本地震での救助活動に関する調査分析に協力。
研究の経験をソフト面での防災インフラ整備に生かす。

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そ も そ も 水 素 は 体 積 あ たりの重量が小さく、貯蔵や運搬に液 化や 高圧圧 縮 をする必 要 があり、扱いが難しい点が大きな
課 題 で す 。 そ こで 注 目 さ れ ているのが、手軽に扱え、安価なアンモニアです。私たちが開発した新 たな 水 素 製 造 装 置 を用いれば、今後はアンモニアを貯蔵・運搬し、必要な時に必要な場所で分解して水素を製造・供給することが可能です。そうな
れば、最近注目を集める燃料電池自動車への水素供給や、水素供給スタンドの設置、燃料電池発電機の普及などを通じ、水素水素の貯蔵・運搬手段として手軽なアンモニアを活用装置です。水素の分解率は２倍に上昇し、純度 99. 999％という 高 純 度の 水 素の製 造 が可能となりました。また、このリアクターとプラズマ発生用高電 圧 電 源 を 組 み 合 わせた 水 素製造装置の試作機も開発。この装置から得られた水素を使い、燃 料 電 池 で 発 電 で き るこ と も確認しました。

アンモニアから水素を製造する装置を開発。
大規模な社会実験を行い、水素社会実現の先駆けに。
窒素酸化物の研究過程で水素の新たな製造法を発見
単 に 水 素 が 生 成 で き るこ と を発見したのです。平成 年にはこの発見を発展させる形で、大気圧プラズマを利用し、常温かつ 無 触 媒 でアンモニア を 水 素と窒素に分解し、水素を製造す
る 方 法 を 世 界 で 初 めて 開 発 しました。
従 来 のアンモニア 分 解 に 使
われる触媒反応法では、アンモニアを４００～８００℃の高温にする必要がある上、高価な貴金属を触媒に用いるため、エネル ギー効 率 が 悪 く て 高コストでした。しかし、私たちが開発した「常温無触媒水素製造法」
は、こうした課題を解決する画期的な方法でした。ただ、従来の方法と同様、反応しきれないアンモニアが残留し、製造した
水 素 を そのまま 燃 料 電 池 に 利用するには支障がありました。
そこで平成 年に、電装品メーカーの 澤 藤 電 機 と 共 同 開 発 したのが「プラズマメンブレンリアクター」です。これは大気圧プラ ズマを 用いて 常 温 でアンモニアを分解し、さらに残留アンモニア を 混 入 させ ず に 水 素だ け を 取 り 出 す こと がで き る24

岐阜大学次世代エネルギー研究センター センター長
岐阜大学大学院工学研究科 環境エネルギーシステム専攻
プラズマメンブレンリアクターは二重構造になっており、外筒は石英ガラスを使用。内筒は穴の開いた薄い鉄板に、厚さ20マイクロメートルのパラジウム合金製の水素分離膜を溶接して、水素分離膜そのものをプラズマ発生用の電極としている。
アンモニアを外筒と内筒の間に流し込み、電圧を加えてプラズマを発生させて水素と窒素に分離すると、水素原子だけが内筒の分離膜の表面に吸着して内部に透過し、さらに水素原子同士が結合して水素が生成される。製造された高純度の水素は、燃料電池に供給して発電することも可能。

インフライノベーション

八百津町での社会実験を通じて水素エネルギーを中心とした次世代のインフラの構築を目指す。
特 集

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岐大のいぶき No.34 2017 Autumn - Winter ｜

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H
NH3
プラズマ燃料電池
プラズマメンブレンリアクター
アンモニア

水素（H₂）
供給
N
分解

アンモニア（NH₃）
大気圧
供給

H2
水素原子（H）
が結合
水素原子（H）
のみ透過
水素分離膜を溶接した
高電圧電極

発電
接地電極

貯蔵・輸送しやすいアンモニアから高純度の水素を製造する世界初の装置を開発
現在、次世代エネルギーとして、水素と空気中の酸素を反応させて発電する「燃料電池」が
注 目 さ れ てい ま す 。 私 は 学 生
時 代 か ら 石 炭 の ガス 化 に 関 する研究に携わり、民間企業に就職後も長年、主に石炭が使われる 火 力 発 電の研 究 開 発 に 従 事してきました。その後、石炭以外の研究を発展させたいと、平成 年に岐 阜 大 学の助 教 授 となりましたが、その頃から近い
将来、〝 水 素 社 会 〟が 実 現 す ると言われ始めており、私自身も水 素エ ネ ル ギーに 大 き な 可 能性を感じていました。
私 が本 格 的に水素エネル
ギーの 研 究 を 始 め たの は５ 年ほど前で、それまでは、大気汚X染の原因となるNO （窒素 酸化物）の環境負荷を軽減するため、アンモニアを使ってNO Xを無 害 化 する研 究 を 進 めていました。ところが、プラズマを応用してNO Xを分解除去する方法を開発する中で、プラズマを用いることでアンモニアから簡15アンモニアを原料とする水素製造装置の仕組みと活用

神原 信志 教授

液化アンモニア化

水蒸気プラズマ
水素製造装置アンモニア製造装置

燃料電池自動車

水素・アンモニアの安定供給

利 用してもらおうと計画 中です。また、小指大程度のアンモニア ボ ン ベ を コ ン ビニで 販 売し、燃料電池の発電機を使ってどこで も 発 電 で き るよ う にしたいとも考えています。
私 た ち が 手 掛 け る 水 素エネ
ルギーシステムは、従来の社会
イ ンフ ラ の あ り 方 を 劇 的 に 変
え る 大 き な イ ンパク ト を 持っ
てい ま す 。 過 疎 化 が 進 む 地 域で、地産地消のクリーンエネルギーを創出し、それが地方創生のモデルとなる。そんな未来のインフラの先駆けとして、今後も研究に力を注ぐ考えです。

FCV

水素移動式水素ステーション

アンモニア

H2

水素製造装置CO₂ フリー水素製造

アンモニアから水素製造

業 用 燃 料 電 池 発 電 機 で す 。これ は 従 来 の ディーゼ ル 発 電 機に 比 べ て 静 か で 、排 気 ガ ス も出 ません 。 海 外 では 送 電 線 が行き渡っておらず、発電機を活用 す る 地 域 も 多 い た め 、商 品
化 が 実 現 す れ ば 、世 界 規 模 で市場が見込めます。
今 後 の 目 標 は 、ま ず は 八 百
津 町での社 会 実 験 を 軌 道に乗せること。燃料電池を使った新製 品 は そ こ か ら 徐々に 生 ま れてくるはずです。実際、昨年には 燃 料 電 池の電 動アシスト 自転 車 を 試 作 し 、そ れ を 八 百 津町 役 場 に 設 置 し て 、観 光 客 に▶︎ アンモニア燃料電池発電機▶ 燃料電池モビリティ▶ ディスペンサー▶ モバイル燃料電池▶ 定置型・非常用燃料電池
新産業・新製品の創出

新産業創出
水素

この よ う に八百 津 町 で 地 産される、利用段階でCO 2を排
出 し ない ク リーン な 水 素 エ ネル ギーの 活 用 シ ス テ ム の 構 築
は、一般家庭に地産地消エネルギーを供給するだけでなく、工場 に 安 価 で ク リーン な エ ネ ルギーの提供もでき、地域への企業 誘 致の起 爆 剤になると期 待を寄せています。さらに、水素を 安 定 供 給 す る システ ム を 構
築 す る と 同 時 に 、燃 料 電 池 によ る モ ビ リ ティや モ バ イ ル 製品 な どの開 発 にも 取り 組 んでい ま す が 、中 で も 新 産 業 と して 特 に 有 望 と 感 じ る の が 、産硝酸（HNO₃）
電力

アンモニア

水素の輸送・利用

水素

エネ ル ギーを 活 用 す る 流 れ が社 会 に一気 に 広 ま る 可 能 性 があります。
また、この水素製造装置を使えば、一般家庭でもLPガスと同 じ 大 き さ の ボ ン ベに ア ン モニアを貯蔵し、そこから製造した 水 素 を 使って 燃 料 電 池 で 発
電 す るこ と が 可 能 で す 。 ち な
みに、水素による発電はCO 2（二酸 化 炭 素 ）を一切 排 出 しません。パリ協定では一般家庭のCO 2を ％削減する目標が掲げられていますが、このアンモニアボンベを使えば、家庭から出るCO 2は従来の発電に比べ大幅に削減できます。
発電所、焼却炉での硝酸製造装置

私は学生時代から神原先生の研究室に所属し、博士前期課程を経て一旦就職したものの、２年ほどで博士後期課程に戻り、今年から助教を務めています。神原先生の研究室を選んだのは、社会でどう役立つのかを意識し、利用用途をきちんと定めている点に魅力を感じたからでした。
私の研究内容は、博士課程に所属していた頃から続けている、アンモニアから水素を得るための大気圧プラズマの研究です。同じように水素を得る技術には熱分解触媒がありますが、こちらは分解・生成・分離という3つの工程が必要です。一方、私たちの方法では、分解から分離までを１ステップで行えるのが最大の特長であり、純度の高い水素を連続的に得ることができます。ただ、アンモニアは窒素と水素が結合した単純な構造をしているものの、効率良く分解しようとすると思うようにいきません。それが研究の難しいところですし、面白さでもあります。
夢物語のような話ではありますが、将来的に私たちが研究開発した基礎技術が世の中に普及し、社会を変えていく様を想像するとワクワクしますし、それこそがこの研究に携わる一番の醍醐味だと思います。

バイオマスや下水汚泥などから水素製造

私が神原研究室を選んだ理由はいくつかありますが、そのうちの一つが、神原先生の授業を受けた時、民間企業で勤務していた頃のお話を聞き、将来の就職先を考えるうえで民間企業との繋がりが強いことに魅力を感じたことでした。また、学部時代に所属した生命化学工学科では、高分子化学や有機化学などの分野があるものの、私の個人的な感想としては、どれも非常に複雑で、いまいちどんな分野に役立つのかがイメージできませんでした。その点、神原先生の研究は、水素エネルギー社会に貢献するという明確な方向性があり、とても魅力的に感じたのです。
私は現在、プラズマメンブレンリアクターを使い、アンモニアから水素を製造する実験を行っていますが、神原研究室では、新しい実験をやりたいと申し出た時、それを止められることはまずありません。学生たちの主体性を尊重し、学会への参加などを通じて、社会に通用する技術者を育てたいと考えてくださっていることが分かります。だ
からこそ、神原研究室の名に恥じない社会人になりたいと強く思いますし、現在携わる水素製造機を商品化に繋げ、広く世の中に普及させることができれば嬉しいです。

高効率太陽光発電
木質バイオマス発電

まだ夢物語の段階ではありますが私たちが研究した技術が世の中に普及し社会が変わると思うとワクワクします。

NOXから硝酸製造

水素エネルギー社会に貢献するという明確なテーマがあるからやりがいも大きい。
今の研究を商品化に繋げることが目標です。

CO₂フリー水素製造

早川 幸男 助教

CO₂フリー発電静谷 公汰 さん

水素社会実現に向け八百津町で社会実験を開始

しての 水 素 の 大 き な 可 能 性 を
感 じ てい ま す 。 平 成 年 に 岐
阜 大 学は、岐 阜 県 、八百 津 町 、
民 間 企 業３社 と 、「 水 素 社 会の実現に向けた産官学連携協定」
を 締 結 。水 素 を活用した新たな エ ネ ル ギーシ ス テ ム の 構 築
を 目 指 し 、水 素 社 会 の 実 現 に向け、八百津町をモデル地域とした社会実験を進めています。
こ の 社 会 実 験 は 、岐 阜 大 学 次
世代エネルギー研究センターの前センター長である野々村修一教授が、自然エネルギーを岐阜
県 の 中 山 間 地 域 に 普 及 させよう と 活 動 し てい た こ と が 下 地になっています。
こ の 社 会 実 験 の テーマ は 、「 地 産 地 消のCO 2フリー水 素エネルギーシステム」の構築です。具体的には、八百津町久田
見に設 置 予 定の 太 陽 光 発 電や木 質 バ イ オマス 発 電 で で き た電 力 を 使 い 、水 を 酸 素 と 水 素に分解して水素を製造します。
こ れ に 加 え 、将 来 的 に は 他 のバ イ オマス や 下 水 汚 泥 か ら も水素を作り、移動式水素ステーションで輸送・供給する仕組みを構築したいと考えています。
余 剰 の 水 素 は ア ン モ ニア に 変え、アンモニアボンベとして貯蔵・輸送し、電力利用地で水素に 変 換 し て 発 電 させる 仕 組 みも作り上げていく予定です。

地産地消のCO 2フリー水素エネルギーシステム

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岐大のいぶき No.34 2017 Autumn - Winter ｜9岐阜大学大学院工学研究科 環境エネルギーシステム専攻
岐阜大学工学部 化学・生命工学科
岐阜大学大学院自然科学技術研究科 博士前期課程
エネルギー工学専攻1年40

これまでの研究開発を通じ、私 た ち は 次 世 代 エ ネ ル ギーと研究室メンバーインタビュー

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