グリーン水素への道

クリーンな燃料源としての水素には非常に大きな可能性があります。

なんといっても、燃料電池における水素の燃焼によって生成される主な副産物は水蒸気だけなのです。水素燃料の量は十分にあるため、照明を点灯し、働く、または買い物をするため建物を暖房し、車両の二酸化炭素排出量を劇的に削減し、さらに私たち全員が頼りにしている化学、石油化学、鉄鋼生産などの産業の重要な原料としての役割を果たし続けることができます。

ここで、不思議に思うかもしれません。なぜ誰もが化石燃料を水素に置き換えないのか？

水素自体は、燃焼がクリーンな、ゼロカーボン燃料源です。しかし、それは通常、天然ガスや石炭のような炭素密度の高い燃料を、直接使用して、またはクリーンな生産方法で消費される非常に大量の電力を生成するエネルギー源として使用して、生産されます。

世界経済フォーラムによると、近年、世界の天然ガスの約6%、世界の石炭の約2%が水素生産に費やされています。世界経済フォーラムの同報告書によると、その結果生じるCO₂排出量は、英国とインドネシアのCO₂排出量の合計に相当する年間約8億3,000万トンです。

今日における最も一般的な水素生産方法は、イノベーションと持続可能性の側面を考慮して設計されたものではありません。一方、グリーン水素では考慮されています。

グリーン水素とは？

「グリーン」とみなされるためには、水素はゼロカーボンプロセスを使用するだけでなく、風力や太陽光などの再生可能エネルギー源により稼働するプロセスを使用して生産する必要があります。

グリーン水素の生産方法とは？

水素生産の最もクリーンな方法は、電力を利用する電解槽を使用して水（H₂O）分子を水素と酸素に分解する電解です。さらに、水素の純度によって水素経済内で果たす役割が決まるため、分解プロセスを通じて不純物を水素から除去する必要があります。

理科の授業で、水で満たされたビーカー、バッテリーに接続された金属ストリップまたはワイヤー2つ、分解された水素と酸素を収集する試験管2本から作られた小型の電解槽で、このプロセスが行われるのをご覧になったことがあるかもしれません。

工業規模では、電解槽への電力供給に再生可能エネルギーを選択するだけで、グリーン水素の生産プロセスとなります。

グリーン水素の用途とは？

グリーン水素は、従来の炭素集約型の方法で生産された水素に依存している用途のすべてに使用できます。つまり、以下のような多くの産業やプロセスがカーボンニュートラルに移行するのに役立ちます。

• 発電
• 輸送
• 医薬品製造
• ガラス精製
• 石油精製
• 半導体製造

グリーン水素生産の課題とは？

そのすべての利点にかかわらず、広範囲で経済的に実現可能なグリーン水素の使用には、乗り越えるべき障害がいくつかあります。以下は、その課題の一部です。

電解は非常にエネルギー集約的なプロセスです。

広く利用可能で、信頼性が高く、経済的でクリーンな電力がない限り、グリーン水素を大規模に生産するコストは依然として莫大になります。

電解は水を多用します。

特定の純度基準を満たす水の大量供給が必要です。このため、グリーン水素生産施設の立地には地理的な制限が生じる可能性があります。

インフラを整備する必要があります。

堅牢な天然ガスインフラはありますが、輸送に転用することは容易ではありません。水素は鋼鉄を脆くし、破砕する傾向があるため、専用のパイプラインが必要になる可能性が高くなります。

グリーン水素が世界のエネルギー移行に与えると予測される影響とは？

国際エネルギー機関のグローバル水素レビュー2022によると、世界の水素需要は2021年に9,400万トンに達し、2030年までに1億1,500万トンから1億3,000万トンに達すると推定されています。既存の水素生産方法で将来の需要を満たすことは、実現可能であるものの、持続可能な解決策ではありません。

グリーン水素は、特に以下のエネルギー源において、グローバルなエネルギー移行を可能にする上で重要です。

• 動力車と航空機
• 家庭やオフィスの暖房
• 発電
• 産業プロセスの脱炭素化

グリーン水素生産を加速するための取り組みとは？

炭素集約度の低い未来へ移行する世界的な取り組みの中で、当社のエンジニアはグリーン水素生産のための新しい触媒層付き電解質膜（CCM）技術を開発しました。より強力な電解装置性能を実現することで、水素生産のコストを削減できます。この触媒層付き電解質膜は、現在電解槽メーカーで試験中であり、画期的な技術を使用して電解槽の効率と電流密度の向上を実現しています。

CCMの開発に加え、当社の水素精製技術は水素含有プロセスストリームからの高圧で機能し、酸素、水、窒素といった微量汚染物質を除去します。こうして水素を回収し、純度を精製における要求を満たす99.9%以上に高めることができます。

ハネウェルはまた、新世代ハイスループット電解槽技術を開発しているElectric Hydrogen社への最近の投資を通じて、グリーン水素の未来に向けた取り組みを行っています。Electric Hydrogenとの協力により電解槽業界に対する理解を深め、触媒層付き電解質膜などのイノベーションで電解槽の将来的ニーズに対応します。

グリーン水素経済への移行を加速するために、米国は最近、代替燃料インフラ、地域クリーン水素ハブなどの支援を目的とするインセンティブを含む、インフレ抑制法（2022年）を可決しました。

世界中の政府機関や他の民間企業とともに、私たちは水素ベースの経済への道を進み、グリーン水素の生産と輸送の課題を克服することに重点を置いています。グリーン水素の未来への道のりを短縮するためのハネウェルの活動について、詳細をご覧ください。