目次
◇第1章 水素製造・貯蔵における取り組み、規制、海外の動向◇
第1節 水素社会実現に向けた取り組みと水素エネルギー政策
1．水素エネルギー政策
1.1 第4次エネルギー基本計画と水素・燃料電池戦略ロードマップ
1.2 水素基本戦略と第5次エネルギー基本計画
2．水素エネルギー導入・普及に向けた取り組み
2.1 政府による補助金
2.1.1 定置用燃料電池システムへの支援制度
2.1.2 水素ステーション設置・運営への支援制度
2.1.3 燃料電池自動車への支援制度
3．技術開発に関する取り組み
3.1 固体高分子形燃料電池（PEFC）の技術開発
3.2 固体酸化物形燃料電池（SOFC）の研究開発
3.3 水素ステーション低コスト化
3.4 水素発電と水素サプライチェーン
3.5 再生可能エネルギーを利用した水素エネルギーシステム
第2節 水素エネルギー社会の展望と技術動向
1．水素エネルギー技術開発の歴史
1.1 サンシャイン計画
1.2 ムーンライト計画
1.3 ニューサンシャイン計画
1.3.1 WE―NETプロジェクト
2．水素ステーション普及に向けた動き
2.1 水素ステーションの課題
2.2 水素ステーション設置に向けた新会社の設立
3．水素エネルギー社会実現に向けた動き
3.1 水素の役割
3.2 水素によるエネルギー貯蔵
3.3 CO2フリーエネルギーとしての水
3.4 CO2フリー水素サプライチェーンの構築
第3節 水素エネルギー社会の展望と技術動向
1．水素エネルギー社会の展望
2．水素サプライチェーンの技術動向
第4節 水素・燃料電池の実用化の最前線
1．国内外における実用化の最前線
1.1 日本における移動用・航空用燃料電池
1.2 日本における水素消費量の予測
1.3 中国における移動用燃料電池と水素エネルギー
1.4 韓国における移動用燃料電池
1.5 欧州における燃料電池技術の開発
2．国内外における実用化技術の最前線
1.1 電解質膜
1.2 電極触媒
1.3 膜触媒接合体(MEA)
1.4 セパレータ
第5節 水素貯蔵・水素吸蔵に関する技術動向と今後の展望
1．水素貯蔵・水素吸蔵に関する技術の動向
2．水素貯蔵・水素吸蔵に関してやり残されたこと
3．水素貯蔵・水素吸蔵材料の特性を生かす応用技術開発
4．水素貯蔵・水素吸蔵に関する技術の今後の展望
◇第2章 水電解・水蒸気電解による素製造技術と材料開発◇
第1節 水電解、熱化学法による水素製造技術
1．水電解の基礎
2．アルカリ水電解
3．固体高分子形水電解
4．高温水蒸気電解
5．熱化学法
第2節 高温水蒸気電解を利用した水素製造・電力貯蔵システム
1．高温水蒸気電解の原理と特徴
1.1 高温水蒸気電解による水素製造原理
1.2 固体酸化物電解質を用いた電気化学セルの材料と構造
1.3 高温水蒸気電解の特徴
2．酸素イオン導電電解質を用いたSOECによる電解特性例
3．システム検討事例
3.1 SOEC水素製造システム
3.2 SOECとSOFCを組み合せた水素による電力貯蔵システム
4．実用化に向けた課題と展望
◇第3章 熱化学法・直接熱分解による水素製造技術と材料開発 ◇
第1節 水電解、熱化学法による水素製造技術
1．水電解の基礎
2．アルカリ水電解
3．固体高分子形水電解
4．高温水蒸気電解
5．熱化学法
第2節 高温水蒸気電解を利用した素製造・電力貯蔵システム
1．高温水蒸気電解の原理と特徴
1.1 高温水蒸気電解による水素製造原理
1.2 固体酸化物電解質を用いた電気化学セルの材料と構造
1.3 高温水蒸気電解の特徴
2．酸素イオン導電電解質を用いたSOECによる電解特性例
3．システム検討事例
3.1 SOEC水素製造システム
3.2 SOECとSOFCを組み合せた水素による電力貯蔵システム
4．実用化に向けた課題と展望
第3節 高温太陽集熱を利用した
水素製造技術の研究開発動向と将来展望
1．太陽集熱による水素燃料製造の仕組みとその意義
2．太陽集光システムの開発について
3．ソーラー反応器の開発
3.1 ソーラー水熱分解サイクル
3.2 天然ガスのソーラー改質
3.3 石炭・バイオマスのソーラーガス化
4．コストの概算と将来展望
第4節 熱化学水素製造ISプロセス用イオン交換膜の開発
1．ISプロセス
2．ブンゼン反応
3．放射線グラフト重合法による陽イオン交換膜の開発
3.1 放射線グラフト重合法とは
3.2 陽イオン交換膜の作製
3.3 陽イオン交換膜の特性
3.4 膜ブンゼン反応試験
第5節 集光型太陽光発電を用いた高効率水素製造技術
1．集光型太陽光発電
1.1 集光型太陽光発電に用いられる太陽電池
1.2 集光型太陽電池モジュール
1.3 集光型太陽光発電システム
2．屋外におけるSolar to Hydrogen世界最高効率
3．実用化を目指したサブキロワットシステム
第6節 高温高効率集熱管の開発
1．太陽熱集熱管とは
2．集熱管の性能を決める3つの要素
2.1 アクティブエリア率
2.2 ガラス管透過率
2.3 光学選択(吸収)膜
3．高温高効率集熱管の開発
3.1 光学選択(吸収)膜の開発
3.2 反射防止膜の開発
3.2.1 ハイブリッド構造
3.2.2 塗布方法と試作設備
3.2.3 試作結果
3.2.4 耐久試験
4．集熱管の性能実証評価
4.1 放熱(損失)量の測定
4.2 屋外プラントでの性能評価
◇第4章 バイオマス／廃棄物系由来からの水素製造技術◇
第1節 バイオマスからの水素・化学品製造のための触媒開発
1．改質反応の基本：メタンを例として
2．バイオマスからの水素・合成ガス製造とバイオマスタールの水蒸気改質
3．バイオマスタールの改質用触媒
4．Ni―Fe/Mg/Al (Fe/Ni=0.25) 触媒を用いたバイオマスタールの水蒸気改質反応
第2節 微生物による水素発生と 世界のバイオ水素製造技術
◇第5章 水素製造利用における 水素キャリアからの水素分離技術◇
第1節 CVDアモルファスシリカ膜と膜反応器による水素製造技術
1．CVDアモルファスシリカ膜
1.2 CVDシリカ膜の製膜方法
1.3 CVDシリカ膜のガス分離性能と細孔径制御
2．CVDシリカ膜を用いた膜反応器
3．膜反応器による水素製造
3.1 メタンの水蒸気改質反応
3.2 メチルシクロヘキサンの脱水素反応
3.3 硫化水素の熱分解反応
第2節 バナジウム合金膜を用いた高純度水素分離デバイスの開発
1．水素透過金属膜について
1.1 金属膜における水素透過反応
1.2 水素透過金属膜の種類
1.3 水素透過金属膜に求められる特性
2．バナジウム合金膜の作製と水素透過性能評価
2.1 合金設計
2.2 合金膜の作製
2.3 水素透過性能評価
3．デバイス構造の検討
3.1 合金膜の大型化
3.2 水素混合ガスからの水素分離
4．大容量化への検討
第3節 シリカ系多孔膜の細孔構造制御と水素分離への応用
1．ゾル?ゲル法によるシリカ多孔膜
2．シリカ系多孔膜の水素分離特性
2.1 スペーサー法によるルースシリカ膜
2.2 アニオンドープによるルースシリカ膜
2.3 耐熱性オルガノシリカ膜の開発
第4節 アンモニア低温分解による水素製造のための管壁触媒型膜反応器
1．管壁触媒の作製
2．Ru担持量の分解活性への影響
3．充填触媒との比較
4．Pd膜を用いたメンブレンリアクターによるNH3分解反応
4.1 分解反応器と操作
4.2 NH3分解試験
4.3 薄膜化とシミュレーション
第5節 Pd系水素分離膜の高性能化技術
1．パラジウム膜での水素分離機構
2．パラジウム膜の薄膜化・複合膜化による高性能化
3．無電解めっき法で作製したパラジウム／多孔質支持体複合膜の高性能化
4．パラジウム膜の水素製造用メンブレンリアクターへの応用
◇第6章 水素の輸送、貯蔵システムと 用いられる材料開発◇
第1節 ギ酸を用いた圧縮機不要の高水素高圧水素連続製造技術
1．水素キャリアとしてのギ酸
1.1 ギ酸の一般的な特徴
1.2 ギ酸からの水素発生
2．ギ酸からの高圧水素発生
2.1 均一系触媒を用いた高圧水素発生
3．水素と二酸化炭素の分離
4．将来展望
第2節 液化水素の輸送・貯蔵技術の研究開発動向
1．液化水素による輸送・貯蔵に関する過去の検討
2．液化水素の物性
3．液化水素の断熱技術
4．液化水素の輸送、貯蔵容器に使用される材料
5．液化水素輸送・貯蔵容器の構造
6．液化水素の国際間輸送の技術実証
第3節 有機ハイドライドによる高純度水素回収技術
1．有機ハイドライドによる燃料電池車向け水素供給
2．有機ハイドライドにおける水素製造技術
2.1 脱水素触媒
2.2 脱水素システム
3．有機ハイドライドにおける高純度水素精製技術
3.1 FCV用水素の規格
3.2 有機ハイドライドにおける水素精製技術
4．有機ハイドライド型水素ステーション
第4節 有機ケミカルハイドライド法 水素貯蔵輸送システムの開発
1．有機ケミカルハイドライド法
1.2 開発の歴史
2.2 有機ケミカルハイドライド法の概要
3．技術開発
3.1 脱水素触媒の開発
3.2 技術実証デモンストレーション
3.3 国際間水素サプライチェーン実証
3.4 応用技術開発
4．水素の大規模利用方法
4.1 各分野における水素の利用技術の動向
4.2 回収CO2の利用
第5節 アンモニア分解と高純度水素併給システムの開発動向
1．アンモニアの特性と価格
1.1 アンモニアの特性
1.2 燃料電池自動車（FCV）用水素燃料価格とアンモニア由来水素コスト
2．水素燃料電池戦略ロードマップ
3．高純度水素製造の要素技術開発
3.1 アンモニア分解触媒とアンモニア分解装置
3.2 アンモニア除去材料とアンモニア除去装置
3.3 水素精製技術と水素精製装置
3.4 水素エネルギー効率
3.5 FCV用水素燃料コスト
第6節 アンモニアを原料とする高純度水素製造装置の開発
1．水素分離・製造実験装置
2．プラズマメンブレンリアクターの原理
3．プラズマメンブレンリアクターの水素分離性能
3.1 プラズマの効果
3.2 水素分離性能に及ぼす水素濃度の影響
4．PMR水素製造システムの性能（現況）
第7節 CO2リー水素利用アンモニア合成システム開発
1．CO2フリーアンモニアの製造プロセス
2．再生可能エネルギーからのCO2フリーアンモニア製造の課題
3．CO2フリー水素向けの新規アンモニア合成触媒の開発
4．アンモニア合成実証試験
5．CO2フリーアンモニアサプライチェーンの実証に向けて
第8節 水素/エネルギーキャリアとしてのアンモニア合成・分解用触媒の開発
1．アンモニア合成触媒の開発
1.2 Ru系アンモニア合成触媒
2.2 酸化プラセオジム担持ルテニウム触媒
2.3 ランタン?セリウム複合酸化物担持ルテニウム触媒
2．アンモニア分解プロセスの開発
第9節 アンモニアからの電気分解による水素製造技術
1．エネルギーキャリアとしてのアンモニア
2．低温でのアンモニア電気分解技術
3．アンモニア水溶液からの電気分解による水素製造
4．液体アンモニア電気分解による水素製造
◇第7章 水素貯蔵、タンクの 材料開発と応用展開 ～水素吸蔵合金、炭素系、樹脂、ゴムなど～◇
第1節 高圧水素容器への水素充填技術と基準、法規制
1．水素充填に関する法規制
1.1 水素スタンドの関連法規
1.2 高圧ガス保安法の法体系
1.3 水素インフラ業界自主基準
1.4 水素ステーション関連法規の改正経緯
1.5 容器規格
2．水素充填基準
2.1 最近の燃料電池自動車
2.2 車両への水素充?基準
2.2.1 乗用車用の充?基準
2.2.2 バス用の充?基準
2.2.3 二輪車充?基準
2.2.4 産業車両用の充填基準
2.2.5 新しい充填基準
第2節 水素吸蔵合金タンクを用いた水素エネルギー技術と今後の展望
第3節 水素貯蔵材料とハイブリッド水素貯蔵システムの開発
1．水素貯蔵方法について
2．高圧圧縮水素を用いた貯蔵技術の限界
3．ハイブリッド水素貯蔵容器
4.水素貯蔵材料の性質とハイブリッド水素貯蔵容器の特性
第4節 水素貯蔵容器とその応用製品の開発技術
1．水素貯蔵方法の現状
2．水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵方法
3．新たに開発された水素吸蔵合金
4．水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵容器の開発事例
5．水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵容器の適用事例
第5節 多給糸フィラメントワインダーを用いたCFRP高圧水素容器の生産性向上
1．はじめに
2．多給糸化技術
3．自動化技術
第6節 水素エネルギー材料のバリア性、水素耐性向上技術
1．水素バリア性評価
1.1 水素透過機構
1.2 水素透過試験
2．水素耐性向上技術
2.1 水素バリア機能膜
2.2 材料表面改質
第7節 水素バリア性の高い膜材料の開発と応用例
1．はじめに
2．多給糸化技術
3．自動化技術
第8節 水素タンク用樹脂ライナーの設計と水素耐性、低温特性の両立
1．高圧水素曝露下で引き起こされる高分子材料の課題と対策
1.1 ブリスタ破壊
1.2 コラプス破壊
1.3 低温～高温域の力学特性の最適化
1.4 その他（環境応力破壊）
2．各種高分子材料について
3．水素耐性付与に関わる検討例
3.1 ポリビニルアルコール系樹脂と酸無水物変性テトラフロロエチレン
3.2 ポリアミド6?66とBVD4E16からなるポリマーアロイ
3.3 高圧水素急減圧に伴うポリエチレンのボイド形成：放射線架橋による抑制
第9節 水素吸蔵合金の現状と今後に向けた研究開発
1．水素吸蔵合金による水素貯蔵
1.1 水素吸蔵・放出反応の概要
1.2 水素吸蔵合金による水素貯蔵の用途と求められる性質
2．水素吸蔵合金の開発状況と方向性
2.1 希土類?Ni系合金（AB5系）
2.2 ラーベス相合金（AB2系）
2.3 積層型合金（AB3系,A2B7系など）
2.4 Ti?Fe系合金
2.5 BCC固溶体合金
2.6 Mg系材料
3．今後の展望とまとめ
第10節 トウプリプレグ製造方法と高圧水素タンクへの採用事例
1．トウプリレグについて
2．トウプリレグ製造方法
3．開繊トウプリレグ
4．高圧水素タンク外殻材へのトウプリレグ採用
5．容器 、パイプ および大型成形品への活用
第11節 FCV搭載用容器、水素ステーション蓄圧器用容器の開発状況
1．各種の高圧水素容器
1.1 各種の高圧水素容器の概要
1.2 FCV搭載用の 高圧ガス複合容器の構造・構成材料
1.2.1 アルミニュウム合金(A6061)ライナーの製造方法
1.2.2 ブラスティックライナ(PL)の製造方法
1.2.3 CFRP 層の製造方法
1.3 水素ステーション用の高圧ガス容器の構造・構成材料
1.4 CFRP高圧複合容器の製造方法
2．FCV搭載用容器
2.1 FCV搭載容器の基準
2.2.1 Type 3 容器とType 4容器の構成要素
2.2.2 CFRP層の設計
2.2.3 Type 3 ライナー用 アルミニュウム合金(A6061-T6)
2.2.4 Type 4 ライナー用 プラスチック(PL)
2.2 CFRP複合材料を用いた高圧水素容器の構成要素と設計上考慮すべき特性
2.3 CFRP高圧水素容器への要求事項の対応する評価試験の事例
2.3.1 炭素繊維FRPのストレスラプチャー試験
2.3.2 CFRP複合容器の性能評価
3．水素ステーション用蓄圧器
3.1 圧縮水素蓄圧器用複合容器に関する技術文書の策定
3.2 技術開発への取組
3.3 アルミ合金ライナーType 3複合容器の開発
3.3.3 type 2蓄圧器の低コスト化への取組
3.4 スチールライナー複合容器(Type 2容器)の開発
3.4.1 Type 2 容器の特長
3.4.2 鉄鋼材料の水素脆化挙動
第12節 水素ステーション用高圧水素充填ホースの特性と耐圧性向上
1．はじめに
2．要求性能とホースの基本仕様
2.1 当社ホースの歴史
2.2 ホース補強構造（ブレードとスパイラル）
2.3 主な要求性能
2.4 ホース基本仕様
3．ホースの設計検討
3.1 補強材質の選定
3.2 耐圧設計（ホース破裂圧力設計）
3.3 耐圧性と柔軟性のバランス設計
3.4 ホース加圧時挙動制御
3.4.1 静止角度と加圧時挙動
3.4.2 加圧時挙動目標設定
4．ホース性能確認結果
5．課題と今後の展開
5.1 安全性と経済性について
5.2 当社の社会貢献及び環境貢献への取組み
6．水素ガス透過性
第13節 ゴムシール部材のブリスタ破壊対策とシール性向上技術
1．密封装置
2．高圧水素用ガスケットの必要特性
3．高圧ガスによる破壊挙動
第14節 水素ステーション機器用耐水素ゴム材料の開発と応用事例
1．フィラーの研究
2．水素ステーション
3．高圧水素下でのシール条件の難しさ
4．耐水素用材料の耐久試験結果
第15節 CFRP製高圧水素貯蔵容器の補強技術とその評価
1．形状記憶合金ワイヤで補強する方法
1.1 補強方法
1.2 形状記憶合金ワイヤで補強したCFRP圧力容器
1.3 補強効果
2．円筒形グリッドで補強する方法
2.1 補強方法
2.2 供試体
2.3 補強効果
第16節 燃料電池高圧水素タンク用CFRP複合化技術
1．燃料電池の基本技術について
1.1 燃料電池発電の特徴
1.2 各種燃料電池の現状
1.3 水素ガス貯蔵運搬法
2．圧力容器（高圧水素タンク）に関する技術開発状況
2.1 圧力容器の概要
2.2 FRP複合圧力容器の構造と特徴
2.3 FRP複合容器の製法
2.4 FRP複合容器の使用可能材料
3．高圧水素タンク（CFRP複合容器）について
3.1 高圧水素タンクの材料認定
3.2 高圧水素ガスタンクの例示基準
3.3 軽量高圧水素ガス用CFRPタンクの例
4．高圧水素タンク（高圧容器）の今後の展開と課題
第17節 高圧ガス（水素）の透過性評価
1．水素透過の測定方法
1.1差圧法
2．測定装置
2.1 差圧法
2.1.1 装置の仕様
2.1.2 セルの断面図
2.1.3 フロー図
2.1.4 測定データー
第18節 AE 法による CFRPの損傷評価方法
1．Acoustic Emission法
2．CFRP 引張試験におけるAE計測
3．重心周波数変化が示す損傷の調査
4．重心周波数が低下するメカニズム
◇第8章 水素による 脆化、劣化メカニズムとその評価◇
第1節 金属材料の水素脆化メカニズム、水素分析手法と抑制技術
1．鉄鋼材料中の水素存在状態
2．水素脆化に及ぼす因子
3．水素脆化メカニズム
3.1 内圧理論
3.2 格子脆化理論
3.3 水素助長局所塑性変形理論
3.4 水素助長ひずみ誘起空孔理論
4．水素脆化感受性評価
5．水素脆化抑制に向けた取り組み
第2節 金属材料の水素脆化による損傷とその評価
1．はじめに
2．全体的水素検出方法
2.1全侵入水素量の定量法
2.2拡散性水素量の定量法
2.3昇温脱離ガス分析法
3．電気化学的水素透過法
4．局所的水素検出方法 (材料中の水素分布の可視化方法)
4.1二次イオン質量分析法
4.2表面修飾方法
4.2.1 トリチウムの放射性を利用した表面修飾方法
4.2.2 放射性物質を利用しない表面修飾方法
4.3 水素透過技術を利用した方法
4.3.1 マイクロキャピラリー型局部水素検出装置
4.3.2 半導体素子を利用した化学イメージセンサー
4.3.3 光学特性の変化を利用した水素分布測定装置
4.3.4 ケルビンプローブを利用した水素分布測定装置
4.3.5 走査型レーザー電解顕微鏡
5．水素脆化評価試験方法
5.1試験片の形状による分類
5.2試験片への水素の導入方法による分類
5.3応力印加方法による分類
第3節 金属中に侵入した水素によって誘起される構造変化と水素の状態観測
1．放射光X線と中性子の利用
2.1 測定方法の概要
2.2 放射光X線全散乱のその場測定方法
2.3 中性子全散乱のその場測定方法
2.4 LaNi4.5Al0.5の水素吸蔵過程における時分割測定
2．回折法、全散乱法による構造変化のその場観察
3.1 XAFSの特長
3.2 XAFSによる金属微粒子の水素吸蔵過程の観測
3．XAFSによるその場観察
第4節 ステンレス鋼の水素脆化現象と水素用材料設計
1．ステンレス鋼の水素脆化
1.1 水素脆化に及ぼすγ安定度の影響
1.2 水素脆化と金属組織の関係
1.3 水素脆化の組織因子
2．水素用材料設計
2.1 水素用低Ni省Mo型γ鋼の基礎検討
2.2 水素用低Ni省Mo型γ鋼の高圧水素ガス中材料特性
◇第9章 水素輸送・貯蔵における 安全化技術・安全対策◇
第1節 水素エネルギーキャリアのリスク評価
1．方法
1.1 リスク評価の枠組み
1.2 事故シナリオ設定
1.3 発生確率推定
1.4 排出量とハザード推定
1.5 脆弱性推定
1.6 被害・リスク推定
2．結果
2.1 漏洩頻度
2.2 爆風・熱放射によるヒト影響
2.3 急性毒性によるヒト影響
第2節 高圧水素ガス中での材料評価技術
1．高圧水素ガス中での評価技術の必要性
1.1 注目される高圧水素ガス
1.2 水素ガスによる脆化
1.3 水素脆化の評価方法
2．高圧水素ガス中での評価方法と評価事例
2.1 オートクレイブ装置
2.2 SSRT装置
2.3 疲労試験装置
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