水電解評価

高圧対応の水電解評価装置の技術を有するHORIBAは、水素を「つくる」・高圧に「ためる」技術の開発に貢献するだけでなく、再生可能エネルギー関連の分析・計測技術、さらに設備の設計施工をトータルにサポートする「ターンキーマネジメント」の提案力も備え、グリーン水素の使用率向上を後押しします。

水電解は、電気の力を利用して水を酸素と水素に分解し、水素を製造する仕組みです。

水電解を行う代表的な装置は大別して3種類あり、触媒を持つ固体高分子膜に純水を通して触媒で反応させ、水素と酸素に分解する「固体高分子膜(Polymer Electrolyte Membrane: PEM)形水電解」、強アルカリ水溶液に直接電流を流して水素と酸素を発生させる「アルカリ水電解」、水蒸気を高温で電解する「固体酸化物形電解セル(Solid Oxide Electrolysis Cell: SOEC)水電解」です。

水電解にはその名の通り電力が必要ですが、CO2を排出しない再生可能エネルギー(風力、太陽光、水力、地熱、波力、バイオマスなど)由来の電力でつくられた水素は「グリーン水素」と呼ばれ、究極のクリーンエネルギー技術として大きな期待が寄せられています。

 

目次

水電解における課題

再生可能エネルギーを用いた水電解によるグリーン水素の製造では、その中心となる水電解・水蒸気電解の装置の性能向上・耐久性アップ・低コストの実現が重要です。
最近は水電解・燃料電池一体型セルの研究・開発も加速しています。電解セルの研究・開発の加速には電極・電解質・セパレーターの素材分析や、色々な試験環境での各種電解セル・スタックの総合評価、例えばPEMやSOECのセル・スタックへの流量・温度・湿度などを変化させて総合的に評価できる設備が重要です。


グローバルでの取り組み

ドイツ:「H2Giga」プロジェクトへの参画

例えば日本よりも再生可能エネルギー比率が先行するドイツでは、再生可能エネルギーから生成した水電解によるグリーン水素生成の産業化に重点を置いています。そのためアルカリ形、PEM、SOECのいずれを問わず、研究室や実証実験のレベルからいち早くギガワット(GW)クラスへスケールアップ可能な実用化技術の開発に重点的な投資が行われています。
ドイツにあるHORIBA FuelConでは、その高い水電解装置評価技術力から、ドイツ連邦政府が主導する「H2Giga」プロジェクトにも参画しています。

参考リンク:連邦教育・研究省(BMBF)「H2Giga」プロジェクト(ドイツ語)


水電解評価に必要な「はかる」 

水電解の性能評価

HORIBAは水の温度や流量を最適に制御し、水電解セル・スタックの性能・効率評価を幅広くご提案できます。

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PEM形水電解・アルカリ水電解 評価装置  Evaluator EC/ES
SOEC水電解 評価装置 Evaluator HTシリーズ

電解水の水質管理

アルカリ水電解では、電解する水の導電率の管理が必要です。高温のアルカリ水の導電率を測るとき、通常の電極では壊れやすいことが課題ですが、HORIBAの導電率用電極は高温のアルカリ水にも耐えるタフなつくりとなっています。
またPEM形水電解では、電解する水の導電率を測ることで、電解に影響を及ぼす不純物がその水にどれぐらい含まれているかが分かります。
HORIBAの創業製品でもあるpH・水質計は、ラインでの連続計測・ラボ用ともに幅広いラインアップでご用意しています。

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電解水の管理に
プロセス向け:pH・導電率:水質分析計 H-1シリーズ 
研究開発向け:ラボ用pH・水質計 LAQUAシリーズ 

太陽光発電 材料分析

太陽光発電はカーボンニュートラル・脱炭素社会の実現に向けて注目される再生可能エネルギーの一つとして、改めて注目されています。
HORIBAは、シリコン太陽電池・化合物半導体太陽電池・有機薄膜太陽電池など各種太陽電池材料の結晶性、元素分布、キャリア寿命などの分析手法を提案します。

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HORIBAの太陽電池材料分析ソリューション


エンジニアリングサポート・事例

実験棟建築(実験棟施工)から試験室運用開始までのトータルパッケージ「ターンキーマネージメント」

実験棟建築(実験棟施工)から試験室運用開始までのトータルパッケージ「ターンキーマネージメント」

ターンキーソリューション

水素を取り扱う試験棟の立ち上げにおいては、従来よりもより厳密な安全対策が必要とされます。実験棟施工のトータルパッケージであるターンキーソリューションでは、複数業者への発注、仕様決定に至るまでの打ち合わせ、建築の安全・工程・品質管理、さらに導入後の運用・メンテナンスや作業の高効率化まで、安全性と使いやすさを重視しながら、試験室運用開始の直前まで忙しいお客様にかわりHORIBAが一括で施工を承ります。また、高圧の水素を大量に扱う設備では入念なリスクアセスメントも必須です。 

HORIBAは、コスト・時間の極小化と安心・安全を両立し、抜けや漏れのない独自のリスクアセスメント手法を開発しています。例えば水素を大量に取り扱う燃料電池試験室では、水素漏洩によるリスクを防止するため、1)漏出させない、2)漏出した場合も事故にならない、3)事故時は被害を最小限に留める、3段階の安全設計を施します。詳しくはHORIBAまでお問い合わせください。 

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ターンキーマネジメント

HORIBAの新たなリスクアセスメント手法(機械安全規格 ISO 12100 準拠)

バッテリや水素を取り扱う試験棟の立ち上げにおいて、その安全対策は、通常の試験設備とは全く違う観点で行う必要があります。

HORIBA独自の新たなリスクアセスメント手法では、「4つの視点(物理的接触・エネルギー伝達・情報通信・物質移動)」でシステム間の関係性を分類することで、リスクを漏れなく洗い出し・対策するとともに、コストと時間を極小化しながら安心・安全を担保します。

分析のご相談・受託分析サービス

HORIBAグループで分析・サービス事業を担う株式会社堀場テクノサービスでは、分析を主要な業務とする「Analytical Solution Plaza」を京都・東京に設置しています。

特に京都では、HORIBA FuelCon社製「Evaluator CT-50」を導入した「Energy Test Cell」と呼ばれる専用の試験室を新たに設置し、燃料電池(SOFC)、水電解(SOEC)の単セルの評価から、メタネーションや触媒の評価まで、また製品のデモンストレーションから受託分析までご提案できます。

お気軽にご相談ください。


技術情報

セミナー動画

燃料電池評価を支援する HORIBAの評価装置とターンキーソリューション


燃料電池評価

燃料電池の材料評価から生産プロセス、セル・スタックの性能評価を行います。 

FCV評価

FCV向けの燃料電池の各種性能評価技術とエンジニアリングを提案します。

定置型燃料電池評価

定置向けの燃料電池の各種性能評価技術とエンジニアリングを提案します。

エンジン/発電タービン

水素・アンモニアエンジン/発電用ガスタービン(混焼・専焼)の計測・評価を行います。

水素ステーション評価

水素ステーションの安全性・品質向上や運用効率化に貢献します。

水素製造評価

水素製造プロセスへの組み込みエンジニアリングもグローバルに対応します。

水素エネルギーTOP

水素・アンモニアなどを媒体とするエネルギーの製造・利用に役立つ、HORIBA独自の幅広い「はかる」技術

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