燃料電池
平成29年
平成29年

一般社団法人燃料電池開発情報センター
Fuel Cell Development Information Center

燃料電池

Vol.1717巻1号
7月30日発行
7月25日印刷ISSN 1346-6623

Summer 2017

No.1

The Journal of Fuel Cell Technology

夏号

巻頭言

燃料電池に水素社会の牽引を期待する

特 集

移動体で活用される燃料電池

寄

固体酸化物形燃料電池 (SOFC) 関連技術の動向−平成 28 年度特許出願技術動向調査−
共電解を利用した SOEC 型メタン混合ガス製造システム
及び製造ガスの都市ガスパイプラインへの供給検討

稿

投稿論文

巻頭言

Foreword

燃料電池に水素社会の牽引を期待する
Expecting Fuel Cells to Lead the Way to Hydrogen Society

一般社団法人 水素エネルギー協会（HESS） 会長

西宮伸幸

Nobuyuki Nishimiya
President of Hydrogen Energy Systems Society（HESS）

現代俳人の池田澄子の代表作の一つに、「まさか蛙になるとは尻尾なくなるとは」というものがある。
筆者は、「まさか手足がはえるとは蛙になるとは」と記憶違いをしていたのだが、だからこそ、作句上の教訓を得ることができた。蛙を早く示さないと、この句が何を詠んでいるのか読者にはわからない。
記憶違いの句では最後のほうまで蛙が出てこないから、読者を困惑させる。水素社会も、早く蛙を見せる必要があり、燃料電池はその蛙の役割を担っているのだ、と思い至った。この句の良いところは、突然出てくる蛙を通して自己肯定感が得られるところであり、わが身に起こるまさかの激変を乗り越えてしっかりと蛙になっていくオタマジャクシを思い浮かべると、こちらも元気になれる。水素社会も燃料電池も、これからどうなっていくのか、わくわくして研究開発すればよい、はじめに水素ありき、くらいで研究開発していけばよい、と思えてくる。
振り返ってみると、水素吸蔵合金がまさかニッケル水素電池になるとは、思ってもみなかった。1974年に始まったサンシャイン計画の中では、水素吸蔵合金は、内燃式自動車の燃料タンクか、ピークシェイビング（またはロードレベリング）のための水素貯蔵システムか、とにかく大規模に使われるものと位置づけられていた。いずれもブルックヘブン国立研究所でのデモンストレーションの先例が当時既にあり、ピークシェイビングでは、余剰電力で電解製造された水素 6 . 4 kg が FeTi 合金に貯蔵され、12 . 5 kW のりん酸形燃料電池で電気に戻されていた。
その後のエネファームも、欧州の多くの研究者がまさかと思う商品であるらしい。欧州の学会では、エネファームの話が出ると、なぜそれで消費者が喜ぶのか、と不思議がられる。そういう質問がフロアから出てくることもある。まさか、個々の家庭が地球温暖化対策に貢献するとは、というのが素直な感想であるらしい。
そういえば、５月末の「燃料電池シンポジウム」のパネル討論で、燃料電池自動車に関して、「ユーザー置いてけぼり論」が登場したことが記憶に新しい。司会の NHK 解説委員の方が、作り手や行政の論理ではなく、ユーザー目線で見たら燃料電池自動車のどこがいいのか、と挑発的にパネラーに問いかけた。
言い換えると、環境意識の高いユーザーが地球温暖化対策コストを負担すればいいのか、という話になる。
エコカー専用レーンを整備してインセンティブを与える、といったパネリストの案も面白かったが、「事故を起こさない車両」に仕上げてユーザーメリットを付与する、という自動車メーカーの案が優れ

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燃料電池 Vol.17 No.1 2017

ていると感じた。モーター駆動の自動車はエンジン駆動の自動車よりも電気的レスポンスが 100 倍速いという。危険を察知してそれに対応するまでの時間が１/ 100 になる。人工知能 AI と組み合わせれば「事故を起こさない車両」が実現できそうである。
しかし、これとて、バッテリー電気自動車と燃料電池自動車との競合は残される。棲み分けと言ってしまう前に、同一の一次エネルギー源からスタートした well to wheel の比較で、どういうシナリオだったら燃料電池自動車が優位なのかを定量的に開示していく必要があるのではないだろうか。ウッカリしていると、走行中に充電するタイプの電気自動車とそのための専用レーンのほうが先に普及してしまうかもしれない。

姿を見せた蛙の優秀さを世の中が認めるよう、今後の研究開発の更なる進展に期待したいところだが、ちょっとした懸念材料がある。文献検索エンジンの「SCOPUS」で世界全体の燃料電池に関する論文数を「fuel cell」という検索語で５月中旬に調べたところ、上位 10 機関・大学のうち６つを中国が占め、１〜４位は中国科学院 Chinese Academy of Sciences、中国教育部 Ministry of Education China、ハルビン工業大学 Harbin Institute of Technology、清華大学 Tsinghua University となっていた。総論文数 64 , 359 件のうち、中国科学院が 2 , 248 件（占有率 3 . 49％）、中国教育部が 1 , 148 件などとなっている。日本からは産業技術総合研究所が唯一９位に入っており、論文数は 639 件である。中国科学院の2 , 248 件の年次展開を見ると、2013 年に 200 件を超え、現在まで毎年 200 件台が維持されている。世界の総数に対する占有率で示すと、2013 年に初めて４％を超えて 4 . 36％となり、その後 2016 年まで、5 . 07％、4 . 47％、4 . 41％と推移している。これに対して、産業技術総合研究所の 2008 年以降の年次展開は、2012 年まで 58、47、43、41、29 件と下がり続け、2013 年には 33 件とやや持ち直したものの、その後現在に至るまで年間 20 件台が続いている。研究開発には属人的な部分があるため、人事異動を考慮に入れて再点検する必要があるが、良い傾向とは言えそうもない。
件数が多ければそれでいいというものではないとしても、減少傾向が続いていることを気に留める必要があろう。中国科学院の 2 , 248 件のうち、大半は化学 Chemistry に分類されるもので、1 , 474 件を占める。中にはアニオン交換膜などというキーワードが見られ、新しいもののように感じられる。また、
32 件は医学 Medicine に関するものだと分類されており、好奇心がくすぐられる。件数が多い分、新分野への展開も早いのだろうと想像される。
世の中に根付いてきた燃料電池が水素社会を牽引することは間違いないと思えるが、後続の備えを
しっかり行わなければ先行きが危うい。先導研究もバックアップ研究も充実していてほしい。ところで、筆者は水素貯蔵材料が専門であり、燃料電池については詳しくない。単に件数で概観した懸念が杞憂であれば幸いである。

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燃料電池 Vol.17 No.1
目

次

巻頭言 燃料電池に水素社会の牽引を期待する（一社）
水素エネルギー協会（HESS） 会長

特集

西宮伸幸…

２

移動体で活用される燃料電池■ 特集にあたって ───────────────────────────
編集委員（千葉大学 大学院工学研究院） 星永宏…

８

■ 総論−移動体で活用される燃料電池 ──────────────────────（一社）
燃料電池開発情報センター（FCDIC） 和田徹也…

９■ 航空宇宙分野での燃料電池利用の取り組みについて ─────────────
宇宙航空研究開発機構
総合研究大学院大学

宇宙科学研究所

物理科学科

宇宙機応用工学研究系、宇宙科学専攻（兼務） 曽根理嗣…

13■ 再生可能エネルギーを利用した五島市における燃料電池船等への水素利活用 ──
戸田建設㈱エネルギーユニット

佐藤郁…

19

■ 燃料電池鉄道車両の開発とリスクアセスメント ───────────────（公財）鉄道総合技術研究所

車両制御技術研究部

米山
長谷川崇、小川 賢一
均、山本 貴光…

26■ フォークリフト用燃料電池システムの現況と今後の取り組みについて ───㈱豊田自動織機

寄稿

技術・開発本部

開発第二部

昆沙賀徹…

31

■ 固体酸化物形燃料電池（SOFC）関連技術の動向−平成 28 年度特許出願技術動向調査−────────────────
特許庁

審査第三部

金属電気化学

太田一平…

35

技術情報
■ プロトン伝導性ナノファイバーを用いた電解質膜の燃料電池特性 ─────
首都大学東京大学院都市環境科学研究科

分子応用化学域

川上浩良…

42■ SOFC の電力系統における高効率予備力運用の可能性 ───────────（一財）電力中央研究所

吉葉将洋、森田エネルギー技術研究所

吉川史彦、山本融寛、麦倉 良啓…

47■ 固体高分子形燃料電池の構造・輸送特性に関する大規模分子シミュレーション ─東北大学

流体科学研究所

量子ナノ流動システム研究分野

徳増崇…

53

元電力中央研究所

堀内長之…

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コラム 燃料電池と私 No.25

4燃料電池 Vol.17 No.1 2017

●表紙「アルストムの燃料電池車両の外観」

写真提供：公益財団法人 鉄道総合技術研究所

報告● FCDIC 第15回ミニ勉強会報告（一社）日本ガス協会 エネルギーシステム部

佐々木 威…

65

横尾 涼介…

67● 燃料電池開発情報センター 第143回研究会報告
リード エグジビション ジャパン㈱ 第一事業本部●ドイツNRW.INVESTセミナー報告：
次世代モビリティ−日独自動車産業の挑戦（一社）燃料電池開発情報センター（FCDIC） 和田徹也…

70

徹也…

73

徹也…

75

徹也…

80

● 人とくるまのテクノロジー展2017横浜参加報告（一社）燃料電池開発情報センター（FCDIC） 和田● 創立30周年記念第24回燃料電池シンポジウム報告（一社）燃料電池開発情報センター（FCDIC） 和田● 2017防災産業展 in Tokyo 参加報告（一社）燃料電池開発情報センター（FCDIC） 和田

投稿論文■ 共電解を利用した SOEC 型メタン混合ガス製造システム及び製造ガスの都市ガスパイプラインへの供給検討 ────────────
厚史、渡邉憲太郎
横浜国立大学 大学院工学研究院 システムの創生部門 荒木 拓人
電力中央研究所 材料科学研究所 森昌史…
横浜国立大学

大学院工学府前田81

研究室紹介■ 筑波大学エネルギー変換研究室 ────────────────────
筑波大学雅史裕久
筑波大学 システム情報系 エネルギー変換研究室 教授 石田 政義…
システム情報系

筑波大学

エネルギー変換研究室

システム情報系

博士前期課程エネルギー変換研究室

三井准教授 安芸90

会告・情報● センター通信 ────────────────────────────────── … 94
● 燃料電池関連国際会議情報 ─────────────────────────── … 96
● 論文投稿規定・執筆要領 ──────────────────────────── … 98
● 編集後記 ──────────────────────────編集委員 吉田 英樹… 101

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特 集

Special Issue

移動体で活用される燃料電池
Fuel Cell Powered Vehicles

特集にあたって編集委員（千葉大学 大学院工学研究院）
星永宏

水素を燃料とする燃料電池は、水しか排出せず、振動・騒音も少ない究極のクリーンエネルギーシステムである。また、燃料電池への水素の充填は数分で済み、蓄電池と比べてエネルギー再充填に要する時間的なメリットも大きい。
燃 料 電 池 で 駆 動 す る 移 動 体 と し て は、 ト ヨ タ 自 動 車 ㈱ の MIRAI、 本 田 技 研 工 業 ㈱ のCLARITY といった燃料電池自動車がよく知られており、燃料電池誌では 2014 年春号で「いよいよ市販された燃料電池車」として特集を組んだ。本号の特集ではそれ以外の移動体用の燃料電池の開発を採り上げる。
フォークリフトは屋内で使用されることが多いため、その動力として二酸化炭素・有毒な窒素酸化物・一酸化炭素が発生する内燃機関を使えない。水しか排出しない燃料電池で駆動されるモーターが最適な動力となる。
JR 鉄道網の４割に達する非電化区間を走る鉄道車両は、ディーゼルエンジンを搭載した気動車で運行されているが、ディーゼルエンジンの大きな振動・騒音・排気ガスが環境面の課題となる。振動と騒音の少ない燃料電池にはディーゼルエンジンの代替としてのポテンシャルがある。燃料の充填が短時間で済むことも、営業運転の面で大きな利点になる。
化石燃料を大量に消費する船舶の動力に燃料電池を使用すれば、温室効果ガスの削減に大きく貢献できることになる。エネルギーと物質の循環システムを構築する必要がある宇宙航空分
野でも、酸素と水素で電力を供給し、水しか排出しない燃料電池の活躍の場となる。
以上の観点から、今号の特集ではフォークリフト・鉄道車両・船舶・航空宇宙用の燃料電池に関する記事を集めた。更には、カート、二輪車、バス等の燃料電池の概論も掲載する。海外の事例、広く業界についても紹介されており、読み応えのある特集となっている。
筆者は NEDO から助成を受けて自動車用の高効率で耐久性の高い先進低白金触媒の研究を行っているが、この特集により更に研究を加速させる必要性と水素ステーションの拡大の重要性を改めて認識した。
2017 年夏号（Vol. 17 No.１）特集主担当：星8

燃料電池 Vol.17 No.1 2017

永宏、吉田英樹