解説

水素エネルギーシステムの開発課題と現状
西川正史（九州大学 総合理工学研究院エネルギー理工学部門，工学部エネルギー科学科）

Research Issues for Development of Hydrogen Energy System
NISHIKAWA Masabumi
Graduate School of Engineering Science, Kyushu University, Kasuga 816-8580, Japan(Received 14 October 2003)

It is generally considered that use of hydrogen in energy system is attractive because it produces no matters tocause air pollution or water pollution. Following this recognition, research to develop a car with low temperature
fuel cell or hydrogen engine is extensively performed. The future energy system where hydrogen is used as the
key material is shown in the figure below. To realize this system we must develop 1) the reasonable way to produce
electricity or heat by using hydrogen as fuel, 2) the infrastructure to supply hydrogen to whole society, 3) energy
sources and methods to produce huge amount of cheap hydrogen with minimum impact on nature, 4) together withassurance of resources to construct the system and 5) establishment of understanding about the basic behavior ofhydrogen in various materials.
Keywords:
future energy system, hydrogen, fuel cell, primary energy sources

１．はじめに

２．一次エネルギーの将来的展望［１，２］２．
１ エネルギー消費と各資源の割合

近年，一次エネルギー源の中で，使い勝手のよい石油と天然ガスが数十年の将来には資源枯渇する危険性が大であ

いま地球には６３億人を超える（２００３年１月）人々が住んることが認識されるようになってきたうえに（現在の評価でおりその半数近くが２５歳未満であるが，一年間に４×では確認埋蔵量／生産量は石油が３５年程度，天然ガスが６０1020 J 近くのエネルギーが消費されている．このうち，人口

年程度，石炭が２００年程度），環境対策の有力候補と推されが全体の１／４を占めるに過ぎないいわゆる先進国が，エネている軽水炉のウラン資源についても１００年程度の消費しルギーの２／３を消費している．現在日本では一次エネル

かまかなえない可能性が高いと考えられている．エネル

ギー源の８０％を化石燃料に頼っておりその内石炭の全体に

ギー資源の枯渇が目睫に迫るまではまだ時間があるように占める割合が１５％程度であるのに対し，世界全体では一次見受けられるが，既に社会・経済活動の発展，資源の確保

エネルギーのほぼ９０％が化石燃料であり，その内石炭の占および環境の保全という３者のバランスを考えた，トリレ

める割合が２６％と結構大きな比率である．石炭は比較的環

ンマ（社会活動の発展と資源的制約と環境保全の三すくみ）

境に与える影響が大きいので，発展途上国も含めた世界各の起こらない長期持続型社会の構築を目標とした将来計画

国の社会の発展にともなうこれからのエネルギー消費量のを立てる転回点に来ていると思われる．まず技術者・研究増加を考えると，地球規模の環境汚染問題の深刻化が懸念

者が石油と天然ガス，さらには現在使われている形態の核される．日本では原子力を準国産エネルギー源として取り分裂炉にとらわれない長期にわたる一次エネルギー源確保

扱っているが，原子力を含めても国産の一次エネルギー供の対策を構想し，その実現のための基礎的・応用的研究を

給量は全体の高々２０％弱に過ぎない．このため，日本はも進める時が今ではないかということである．

ちろん，国際的に見ても裕度あるエネルギー資源の長期的

現在，将来のエネルギー問題解決の担い手として水素の確保を必要とする国が多いので，場合によっては一次エネ利用が脚光を浴びており，その発電への応用としての各種

ルギー源獲得国際競争の激化も覚悟しなければならない．

燃料電池や水素燃焼エンジン開発の研究が積極的に進めらまた，世界中の消費活動が激しくなるとともに排気，排水れている．本解説では，水素の利用を基軸としたエネル

および廃棄物により環境が受ける影響も深刻かつ大きくな

ギー社会を作り上げていくにあたっての課題と展望についるので，地球の温暖化，大気汚染，オゾン層破壊，海洋汚ての概括的解説を行う．なお水素エネルギーシステムを作

染，土地汚染等の問題を低減化するため，地域的規模はもり上げるためには構築用素材の確保を始めとする副次的なちろん，国際的・地球的規模にわたる種々の規模での環境課題も発生するので多岐・広範囲にわたる研究が必要になる．

の保全対策が必要になる．資源としては比較的多く残され

author’s e-mail: nishikaw@nucl.kyushu-u.ac.jp

５

J. Plasma Fusion Res. Vol.80, No.1 (2004)５‐１１

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.80, No.1 January 2004

Table 1

日本のエネルギー消費

全エネルギー（世界）

発

電

石油

55.8％

（40％）

17.6％

石炭

16.5％

（26％）

13.7％

（液化）天然ガス

10.8％

（20％）

22.8％

水力

3.5％

（３％）

10.0％

原子力

12.0％

（７％）

34.0％

地熱

0.1％

0.4％

新エネルギー0％0.1％

電力換算消費量

2.4 兆 kWh（３７kWh） 0.86 兆 kWh

【註】
容量１
０
０万 kWe の発電所が１年間フル稼働して８８億 kWh を供給できる．
Fig. 1

水素の利用を基軸としたエネルギー社会ている石炭は炭酸ガスだけではなく硫化物，燃焼灰等の環
２．
２ 中期および長期展望と一次エネルギー源の確保

境汚染物質の排出対策を講じて使用しなければならないという課題を持っているうえに２００年規模では枯渇してしま

筆者は Fig. 1 のような水素の利用を基軸とした将来のエうと見積もられている．

ネルギー社会の開発を課題対象として考えている．

現在（１９９５年）の日本における一次エネルギーの消費に水素の利用を基軸とした社会を考える時，水素は二次エ占める各資源の割合は Table 1 のようになっている．

ネルギーであるのでこれを作り出す一次エネルギー源を準

近未来の問題点としては京都会議で議論されたように空
気中の炭酸ガス濃度を減らしていくためのに優しい備しておかなければならない．また，石油，石炭は燃やし

いわゆる地球てエネルギー源にするだけではなく，炭化水素化学製品のエネルギー源の確保が課題である．この問題を原料としても大いに使われている．将来中期において石油議論するにあたっては現在使われているエネルギー源を対を発電にまわせなくなった時，さらにずっと将来に化石燃象にして，それぞれの経済性と環境に与える影響および社

料のすべてが電力に回せなくなった時日本の，または世界会的な受容性が比較されることになる．

の，将来のエネルギー・電力供給がどうなるのかを考

しかし，中期的将来には現在使われているエネルギー源

えてエネルギー源確保の技術開発に加えて化成品の新規製のなかには，今のままの使い方を続けると資源がまかなえ

造方法の開発も加えた長期戦略を立てておかなければならなくなるものが出てくる．石油，天然ガスおよびウラン‐ない．

２３５がこれにあたる．

Table 2 に将来にどれだけ新しい一次エネルギー源を開したがってその時までに，将来にわたって持続的に利用

拓しなければならないかを比較してみた．

可能な新しいエネルギー源を開発しておかなければならな

将来中期，つまり石油が火力発電用に使えなくなった時

い．

（但し炭化水素源としては利用できる量がまだ供給される一次エネルギー源を確保するためには!未利用資源採取法の開発（例，海ウランの回収，海リ時）太陽光に代表されるいわゆる自然エネルギー源が発電する電力 !と核融合の発電量 "がどの程度を担えるように

チウムの回収，深海底メタンハイドレートの回収等）

なっているかによって核分裂炉の設置台数を考えなければ"新エネルギー源の開発（例，核融合炉，太陽電池，風ならない．ただし，軽水炉燃料であるウラン‐２３５の埋蔵資

力発電等）

源にも限りがあるので，軽水炉で電力を補うにしてもウラなどの研究が行われている．

ン資源の開拓（例えば海ウランの経済的回収）が必要であ

一方使い方の言い換えである二次エネルギーへの変換あり，そうでなければウランの効率的利用（高速増殖炉の利るいは利用方法の効率化等については用）や他の核燃料物質を使った新型核分裂炉（トリウム炉）!高効率エネルギー変換法の考案（例，超電導発電ターの開発も念頭においておかなければならない．

ビン，高温ガスタービン等）

将来長期は石炭も枯渇し化石燃料の一次エネルギー源と"省エネルギー法の考案（例，コージェネレーション，家しての利用ができなくなった時をさしている．現在とほと庭の省エネルギー対策，社会の省エネルギー対策）

んど代わらないエネルギー消費を期待するのであれば，こ#エネルギー貯蔵法の開発（例，大容量二次電池の開発，のときまでに水力発電以外の新しい大容量エネルギー発生

超伝導法電気貯蔵，水素エネルギーの利用，揚水発電装置を現実的にしておきたい．

所の建設等）などが考えられている．本解説では水素の利用を基軸とし問題は， さて将来中期や将来長期 とは何時来るのか言たエネルギー社会を作り上げるための問題点を解説する．

うことであるが，これについては多くの議論があるところである．ただし，６

その時への対応ができるように研究

Commentary

Research Issues for Development of Hydrogen Energy System

Table 2

将来の一次エネルギーの供給比較

１９９５年実績

将来中期の確保，$高分子材料，鉄，触媒等水素システム構成材料の資源

将来長期

０億 kWhM. Nishikawa

石油

１５１４億 kWh

石炭

１１７８

２０００

０

液化ガス

１９６０

１５００

０

水力

８６０

１０００

１０００

核分裂炉

２９２４

や製造法の確保，０億 kWh%水素システム構成材料中における水素‐材料相互作用
現象の解明，&将来のエネルギー問題を総合した開発戦略の検討，等の必須検討課題を同時に解決していく必要がある．ここ５５００−x−y９０００−X −Y

太陽光

０

x

X

核融合炉

０

y

Y

では上記項目についての現状を以下に概説する．
３．
１ 各種燃料電池の開発と今後の見通し［３‐６］
燃料電池については高温の定置型大容量発電を目的とした高温固体燃料電池から，自動車用を主目的とした室温分

発電量合計 ８４３６億 kWh

１兆 kWh？

１兆 kWh？

４兆 kWh
（全エネルギー ２．

３兆 kWh？

３兆 kWh？）散型固体高分子膜燃料電池まで種々のタイプの燃料電池の開発が進められている．燃料電池による発電の原理はFig. 2 と Fig. 3 に示すように水素流路，水素解離用燃料極，は進んでいるのかには，その時がいつ来たとしてもエネ電子を通さないプロトン導電帯，外部電気回路，空気極おルギー関連研究者がその責任を負うことになる．人類が遠よび空気流路から構成されている．燃料極触媒上で解離しく将来にわたって，この地球上で，文化的な社会活動を維た水素はプロトン導電体を通って空気極に透過し，外部回持するためには今の発電量をまかなうことを考えるだけ路を通ってきた電子と空気極側流路の酸素と化学反応を起ではもちろん不十分で，電源も含めてすべての一次エネル

こして水となり空気流路に逃散していく．したがって水素

ギーをまかないうるエネルギー供給・利用システムを作り上げておく必要がある． また 石油，天然ガス，石炭等を原材料としている化学工業に代わる炭化水素化成品の製造・供給技術の開発とそのためのエネルギー源確保

やコー

クスの枯渇に対応する製鉄法の開発も考えておかねばならないことになる．
石油の残りがあと３０年と何回繰り返されたか知れないが，新しい埋蔵資源が見つかるので将来は何とかなるであろう

はいつまで許されるであろうか．

３．エネルギー源としての水素の利用
将来の社会における環境負荷が小さい二次エネルギーとして水素の利用が一般に強い支持を受けている．水素は燃焼してエネルギーを取り出す用途に使われるだけではな
く，燃料電池，大面積・高性能なアモルファス太陽電池の高速製膜，核融合炉，プラズマロケットエンジン等においてもエネルギー利用における基軸物質としての利用が考え

Fig. 2固体高分子燃料電池における物質移動

Fig. 3高温固体燃料電池における物質移動

られている．また余剰一次エネルギーの大量貯蔵手段としても有効である．したがって，将来においては二次エネル
ギーとしての水素の利用が環境負荷の少ない資源循環型エネルギーシステムの構成に有望と見られている．水素の利用法としては高温，中温または低温で作動可能な各種燃料
電池や水素エンジン，触媒燃焼法による発熱装置等の開発が進められているがまだ技術的確立段階に至っていない．
室温固体高分子膜燃料電池を搭載した自動車も試験的走行が始められる段階にきているが実用にはまだ程遠く，技術的ブレークスルーが必要とされる段階にある．
水素を基軸物質としたエネルギー社会を作り上げるためには!各種の目的に合致した効率的な水素の利用方法の開発，"安全な水素の製造・輸送・貯蔵・供給ネットワークの確立，#大量水素製造法の開発とそのための一次エネルギー源
７

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.80, No.1 January 2004の解離と透過の促進が燃料電池の発電効率を支配する物質

金属触媒の資源量は十分あるとは思えないので水素エネル移動現象である．プロトン導電体に固体高分子膜を使う低ギー社会では目的に応じた燃料電池の組み合わせを考える

温燃料電池では解離促進と酸化反応による透過駆動力確保

とともに，輸送手段としては水素自動車や電気自動車とののために Pt や Pd の貴金属触媒が必要であるため，これら共存を図るべきであろう．

を利用する自動車用燃料電池開発においては触媒資源の確

３．
２ 水素エンジンの開発と今後の見通し
ガソリンの代わりに水素を燃焼させる水素エンジンは主保も大きな課題である．作動温度を高く設定する場合にはとしてドイツと日本で研究が進められているが，水素が持ニッケル触媒が有効である．
Table 3 に各種燃料電池の構成や問題点を比較したが，つ燃焼しやすいという特性のため，エンジンの中でのバッ

そのうちリン酸型燃料電池の開発はほぼ終ったと考えられクファイアーの発生抑制やピストンの動きに同期した燃焼ていて実用運転がされてもいるが，現状では発電コストは制御が重要な課題である．また，高温の水素雰囲気の中でかなり高いため大量生産による価格低下が期待されてい長期間にわたって繰り返し応力に耐えうるエンジンのケーる．

シング材料の開発も不可欠であるが，これには今後のセラ

今その開発がもっとも注目を浴びている固体高分子膜燃

ミック材料開発が期待されている．水素エンジン自動車は料電池では単セルで得られる理論起電力は 1.23 V で理論効

燃料電池自動車に比べてあまり研究対象として取り組まれ率は８３％であるが，実効的には起電力 0.7 V 程度である．まていないようであるが，その動力伝達システムは現在のガた電流密度としては 1 A/cm2 が期待値である．例えば１００

ソリン車やジーゼル車に類似の単純なシステム構成になる

馬力の自動車用エンジン（典型的使用例としては電圧 280と考えられるので一層の研究を期待してもよいと思われ

V，出力 90 kW，水素および空気の系統圧 200〜300 kPa）
をる．エンジンの場合は特に固体高分子膜燃料電池自動車で作るとすると直列につなぐ単セルの段数は４００段で必要と必要とされる貴金属触媒を必要としないという利点があする単セルの面積は 400 cm2 と求められる．なお，この電る．

池に必要な白金触媒は 100〜200 g と見積もられている．貴Table 3

各種燃料電池比較と開発における課題

固体高分子膜型

リン酸型

溶融炭酸塩型

固体酸化物型

太陽電池−３０〜１００℃

２００℃

６００〜７００℃

９００〜１０００℃

２
００℃

白金族

Ni

H＋

H＋

−
CO２
３

−
＋
O２
２ または H

SiH３＋

電解質

湿潤高分子膜

リン酸

燃料ガス

H２

H２

使用温度
触媒
輸送イオン

炭酸 Li／炭酸 K 安定化ジルコニア，ぺロブスカイト
H２，CO

CO，H２

SiH４／H２

改質

外部改質

外部改質

自己改質

自己改質

原燃料

H２，天然ガス，

H２，天然ガス，

H２，天然ガス，

H２，天然ガス，

メタノール／空気

メタノール／空気

メタノール／空気

メタノール／空気３０〜４０％

４０〜４５％

４５〜５０％

４５〜５５％

用途

小型軽量の移動型

定置型分散電源

大型定置電源大型定置電源

分散型定置電源

開発状況

開発競争進行中

開発終期

研究着手

研究着手

プラズマCVD製膜法開発中

６０〜１５０万円＋燃料費

６０〜２００万円

発電効率

値段（kW） ５
０〜１００万円＋燃料費 ４０〜８０万円＋燃料費

SiH４／H２
５〜２０％（変換効率）

課題：触媒の被毒現象，触媒の性能低下現象，触媒の資源量，新触媒の開発，電極における反応工学
課題：長期安定性のある高分子膜の開発，高分子膜の量産性，プロトン導電体における反応工学
課題：燃料電池システム全体における反応工学，集電最適化，システム安全性
課題：コールドスタート問題の解決，高分子膜の温度制御
課題：高温高圧に安定性のある経済的なシステム設計，材料資源確保
課題：負荷追従性，価格大幅低減化対策
課題：燃料製造法（石油時代，石炭時代，化石燃料枯渇後），燃料貯蔵法（分散型，集中型）
課題：安全，経済的な津々浦々までの補給・運搬・供給のインフラストラクチャー
課題：水素−材料相互作用（水素脆性，透過漏洩特性）
課題：船舶用動力
課題：航空機用動力
課題：プラズマ CVD によるアモルファスシリコン膜の大面積・高速製膜と高品質化における水素の挙動
註：燃料電池は発電使用時，太陽電池はプラズマ CVD 法によるアモルファスシリコン膜製造時
８Commentary

Research Issues for Development of Hydrogen Energy System３．
３ 触媒式燃焼装置の開発と今後の見通し

M. Nishikawaておかなければならない．

固体高分子燃料電池の空気極には貴金属触媒が担持されており透過してきた水素と空気中の酸素の急速な燃焼促進

４．水素大量利用への課題が図られているが，燃焼の際 242 kJ/mol の生成熱が発生す

４．
１ 水素の製造

る．水素エンジンでは瞬間的に爆発させてエンジンのピス

現在は主として化石燃料から得られる炭化水素を原料とトン運動に使用するが，燃焼熱を用いて加熱装置として利して改質反応によって水素が作られている．このため実用用する場合は充填層における触媒密度とそこを流通する気に移されている都市ガスを燃料とする燐酸型燃料電池では体中の水素濃度および流量を変化させることによって低温改質反応器が付帯設備になる．Fig. 4 に天然ガスから水素から高温にわたって制御された熱発生を得ることができを製造する流れ図を示したが，天然ガス 1 m3，水 2.4 kg

る．この発熱装置は現行の知見で製作可能であり，固体高および 2.9 kWh の電力を投入して 3 m3 の水素を作ることが分子膜エンジンのコールドスタート問題解決の一手法になできる．この技術は既に確立されており触媒としてはニッると思われる．

ケルが使われる．しかしこの経済的な方法は石油や天然ガ

３．
４ その他
燃料電池や液体水素では航空機を飛ばすことができな
い．現在ジェット機に使われている航空機用ケロシンに相当するだけのカロリーの高い液体燃料を安価かつ大量に製造する方法を開発しない限り石油無き後には航空機による大量輸送は続けられない．水素を一方の出発点とした炭化水素合成化学の進展が期待される．現在はまだ石油や天然
ガスの炭化水素を出発物質とした石油化学に依存する所が大きいが，石油，天然ガスが枯渇すると新しい炭化水素合成化学を開発しなければならない．その時には炭素源を何に求めるかが課題になる．Fig. 1 に示した水素エネルギーシステムではバイオリアクター（森林資源が代表）に炭酸ガスの固定化を期待しているが，これらの現象の時間ス
Fig. 4ケールは化学反応に比較してかなり長いことを考慮に入れ

Table 4

天然ガスからの水素製造の流れ図

水素製造法の比較!固体炭素（石炭）を用いた水素製造：１９４０年代以前の主たる水素供給源であったが石油の登場により経済性を失った．今も製鉄の副産物として大量の水素が生産されている．良質の石炭を必要とする．
コークス炉ガスからの水生ガスの深冷分離
石炭のガス化反応
水蒸気−鉄法"炭化水素（石油，天然ガス）からの水素製造法：現在高純度の大量水素を供給しており経済性に優れている．
水蒸気改質法（天然ガスや製油所オフガスが原料）
部分酸化法（重質油にも応用）#水電解による水素の製造：電気分解の電力効率は５７−７８％で 1 m３の純水素を得るのに 4.5−6.2 kWh を要す
る．石油・天然ガス利用の水素製造に比べ経済性に劣るので一時衰退したが，核エネルギーや太陽光，風力から生産された余剰の電気の一時貯蔵と組み合わせた将来構想のなかで再浮上すると期待されている．
$熱化学法による水の分解による水素製造：原子炉の高温熱エネルギーの直接利用による水素製造が考えられる．いくつかの反応プロセスの複合で水を水素と酸素に分解することも可能と考えられている．
高温ガス炉
核融合炉高温ブランケット%太陽光の利用による水素製造：基礎研究の段階
光化学反応
水素発生バイオリアクター&その他の方法：基礎研究の段階
プラズマ反応９

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.80, No.1 January 2004

スがなくなると使えなくなる．Table 4 に各種の水素製造方法を比較するが，コークスを利用した高炉ガスを水素製造に使う方法も石炭の枯渇後は用いられなくなる．新しい
水素製造法が開発されない場合は将来の水素は電気分解に頼らなければならなくなる．このとき 1 m3 の水素を得るた
めに約 5 kWh の電力を消費する．
４．
２ 水素の貯蔵
水素エネルギー時代には安定的な水素供給のために膨大な量の水素の貯蔵から各家庭における比較的小口の貯蔵まで幅広い貯蔵システムの構築が必要である．また水素は使用前の一時貯蔵であるので頻繁な出し入れが長期にわたって繰り返されることになるので，それぞれに適した安全か
つ簡便な貯蔵法が整備されなければならない．水素の貯蔵には高圧ガス，液体水素，水素吸蔵合金に吸蔵する方法が提案されており，カーボンナノチューブの応用も研究が始まっている．いずれにしろ静的貯蔵特性のみならず吸蔵・放出の動的特性にも優れた大量水素貯蔵方法の開発が期待される．
現在試験的に運行されている固体高分子燃料電池自動車
では，水素は３００〜３５０気圧の高圧ボンベに貯蔵されているがこれでは走行距離が 100 km 程度にしかならないため５００〜６００気圧に上げることが検討されているというが，高圧
ガス取り扱いの経験から予測すると，頻繁な繰り返し使用に耐える水素圧調整弁や流量制御計がトラブルの原因になる可能性が大である．これは一般社会で分散型電源として燃料電池が使われるようになるまでにこれらの信頼性を高めておくことは技術的検討課題の一つであろう．
４．
３ 水素の輸送［２］Fig. 5

水素ガスとして大量に使用するためには，都市部では現

水素エネルギー社会におけるエネルギー供給網と現在の供給網

在の都市ガスの流通システムが応用できる．しかし山間僻
地も含めて全国津々浦々に水素利用システムを構築するには安全且つ経済的な水素の供給システムの整備が必要とさネラーがれる．因みに現在の日本では全家庭の５１％がプロパンガス

殆んどないので水素を使う燃料電池を選択するのが技術革を使用している．Fig. 5 に水素エネルギー社会で考えられ新の流れであるるエネルギーの供給網を現在のそれと比較して示してあ頷いていた．電力についての送電損失の値は発電効率も含る．将来負荷追従性の得難い一次エネルギー源の夜間余剰めた数字であれば頷けるが，水素は二次エネルギーである

電力や昼間の太陽電池の余力を使って水素を製造・貯蔵すので水素の場合も発電効率を含めた数字を比較に使わなける提案があるが，このためには翌日の使用時期までに水素ればならない．我田引水はあって然るべきであるが程度も製造場所から各分散電源に水素を補給するインフラストラのであろう．閑話休題）

電力の送電損失は６０％を超えるが水素の場合はと発言し同席していた錚々たる識者達もクチャーの整備が必要であるがこれからの課題である．な

５．核融合への期待

お，エネルギー輸送を余裕あるものにするため，水素社会

エネルギーを将来長期にわたって供給してくれる新しいにおいても二次電池や揚水発電所を活用しエネルギー利用

エネルギーシステムの開発がなければ，上手にエネルギーにおける最適化を図ることが望ましい．
!）
送電時のエネルギー損失は送配電損失率（＝（１−"!

を使用する社会的エネルギー利用システムを作り上げるこ

×１００％： !（送電端供給力）＝発受電電力量−自社発電所
所内電力量，"（需要端供給力）＝使用電力量＋変電所所内とができたとしてもエネルギー不足の時代が遠からず来る

電力量）で示すと昭和３０年ごろには２０％であった値が現在らば環境に与える影響が小さく，持続的でかつ効率的利用

は５％を少し超える値にまで低減されており，発電所や変の可能な新しい大規模一次エネルギー源システムの開発が電所における使用量も損失に含めた総合損失率でも９％弱

人類の将来のためには必要である．

ことになる．このため，化石燃料の枯渇が不可避であるな

そのような新エネルギー源システムを構成する将来一次である．水素利用の場合についての同様条件でのエネルエネルギーの候補としては既存の水力発電に加えてギー損失効率の信頼性ある試算が待たれる．

・太陽光発電

（ある燃料電池についてのテレビ討論会である大学のパ
１０

Commentary

Research Issues for Development of Hydrogen Energy System

M. Nishikawa

・太陽熱利用エネルギー発生装置

用における基礎現象の解明，&将来のエネルギーにかかわ

・風力発電

る技術的・社会的問題を総合した効率的エネルギーシステ

・地熱発電

ムの開発戦略の策定，を同時に解決する必要がある．いず・潮汐発電

れの課題もこれからの研究によるブレークスルーを必要と・バイオエネルギー（醗酵，森林資源等）

しているが，研究者として取り組み甲斐のある相手であ・新型核分裂炉（高速増殖炉・トリウム炉）

る．なお，エネルギー貯蔵や輸送を余裕あるものにするた・核融合炉（DT 炉，D３He 炉）

め，水素社会においても二次電池や揚水発電所を活用しエ等が候補として議論の対象になることが多いが，どれも長ネルギー利用における最適化を図ることが望ましい．

所と短所を兼ね備えており，また経済的，あるいは技術的

また，水素エネルギー社会が到来するとしても，将来長に未成熟でまだ信頼して任せられる段階には至っていな

期にわたる一次ネルギー源を考える時石油，天然ガス，石い．また，単一で将来にわたってのエネルギー問題を解決

炭および軽水炉用ウラン資源の枯渇が心配されるが長期救してくれると万人が認める一次エネルギー源はまだないよ

援投手としての核融合炉の登板が期待される．

うであるから，複数のエネルギー源をうまく組み合わせた

参考文献

エネルギーシステムの構成が必要である．
核融合炉は現時点で有り余っているエネルギー源の中へ［１］トリレンマ問題群（全５冊）電力中央研究所編著（電力新報社，東京，１９９８）．
［２］平成１
４年度版電気事業便覧；日本電気協会発行（オーム社，東京，２００２）．
［３］固 体 高 分 子 型 燃 料 電 池 の 開 発 と 応 用（NTS，東 京，
２
０
０
０）
．
［４］固体高分子形燃料電池のすべて（電子とイオンの機能化
学シリーズ４巻）（NTS，東京，２００３）．
［５］高橋武彦：燃料電池（共立出版社，東京，１９８４）．
［６］駒 橋 徐：燃 料 電 池 革 命（日 刊 工 業 新 聞 社，東 京，
２
０
０
０）
．

登板競争させるよりは，将来石油，天然ガス，石炭，ウラン資源等が途絶えた時の新しい一次エネルギー源としての
長期救援投手の役割を勤めるほうが似つかわしいのではな
いか．
なお，核融合炉開発の中でトリチウム研究に要求される
課題と水素エネルギーシステムを作り上げるために水素の研究に要求される課題には共通の研究課題が数多く見受けられる．

!!!!!!!!!!!!

水素エネルギーシステムは将来のエネルギーにかかわる
トリレンマ解決の手段の一つとして有効と思われるがこれを現実のものにするためには，!燃料電池等各種の目的に

にし

かわ

まさ

ぶみ

西 川 正 史!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

６．まとめ

１
９
６
６年京都大学工学部化学工学科卒業．主な研究分野は，化学
工学的移動現象で対象は核融合トリチウム，水素エネルギー，
攪拌反応槽．趣味は，読書，山歩き，球と戯れること．近況：目標の速歩悠々がいよいよ鈍ってきたようで……．

合致した安全で効率的な水素の利用方法の開発，"安全かつ経済的な水素の製造・輸送・貯蔵・供給ネットワークの確立，#大量水素製造法の開発とこのための一次エネル
ギー源の確保，$高分子材料，鉄，触媒等水素システム構!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

成に必要な材料資源や製造法の確保，%水素−材料相互作

１１