水素安全利用等基盤技術開発 - 第 1 回分科会 - 平成 17 年 2 月 11 日 12 日 独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構 事業の位置付け 我が国のエネルギー供給の安定化 効率化 地球温暖化問題 (CO 2 ) 地域環境問題 (NOx PM 等 ) の解決 新規産業 雇用の創出

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2 水素安全利用等基盤技術開発 - 第 1 回分科会 - 平成 17 年 2 月 11 日 12 日 独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構 事業の位置付け 我が国のエネルギー供給の安定化 効率化 地球温暖化問題 (CO 2 ) 地域環境問題 (NOx PM 等 ) の解決 新規産業 雇用の創出 水素エネルギー社会の実現等に資するため 固体高分子形燃料電池システムの早期実用化 普及を目指す 固体高分子形燃料電池 / 水素エネルギー利用プログラム の一環として本プロジェクトを実施 燃料電池の初期段階の普及が円滑に進むよう 安全技術 と 実用化技術 の研究開発を実施 燃料電池 / 水素エネルギー利用分野における我が国の産業国際競争力強化 中長期的なエネルギー基盤技術の確立 エネルギー安定供給確保等に資する 2 1

3 E 水素エネルギー利用技術開発の流れ Phase Fiscal Year R&D Overview D N O R L E W R G Y N E T W K O R WE-NET I 期 基盤的 先端的な要素技術開発 水素製造技術開発と共に 国際的な水素エネルギーネットワークシステムのコンセプト作り WE-NET II 期 着実な水素エネルギー導入のための水素製造 利用技術開発 新規 水素安全利用等基盤技術開発 2 水素安全利用等基盤技術開発 Ⅰ: 事業の必要性 Ⅲ: 期間と目標 プロジェクト名 水素の安全を確認し 実用化に資する目標 :2005 年以降は燃料 WE-NET 第 Ⅱ 期こと 水素安全利用等基電池の導入段階と位置付け盤技術開発水素安全利用等基盤技術開発られており その円滑な移行水素利用技術の高効率化 低コスト化を図るに貢献すること 水素実用化のための基盤を整備すること ( 水素の基礎物性の研究 材料特性等 ) Ⅱ: 開発内容 規制の再点検と安全技術 燃料電池省庁連絡会議での燃料電池省庁連絡会議での 項目項目 1 燃料電池自動車関連燃料電池自動車関連 項目項目 ( ( 高圧ガス保安法 道路運送車両法 道路法 消防法道路法 消防法 ) ) 2 水素インフラ関連水素インフラ関連 項目項目 ( ( 高圧ガス保安法 道路運送車両法 道路法 消防法道路法 消防法 ) ) 3 定置用燃料電池関連定置用燃料電池関連 5 項目項目 ( ( 電気事業法 消防法電気事業法 消防法 ) ) 燃料電池自動車普及への基盤技術 水素搭載 輸送技術水素搭載 輸送技術 MPa 70MPa 対応技術対応技術 ( ( 圧縮機他圧縮機他 ) ) 2 液水関連技術液水関連技術 ( ( 水素ローリ水素ローリ - 他 ) ) 水素供給のインフラ技術水素供給のインフラ技術 1 水素製造技術水素製造技術 ( ( 改質 精製他改質 精製他 ) ) Ⅳ: 開発内容の分類 安全 実用化 車載搭載容器 135MPaタンク例示基準 2 バルブ例示基準他 170MPa 車載タンク他 水素インフラ 1 水素スタンド廻り例示基準 ( 火災実験 離隔距離検討他 ) 2 トンネル火災実験 3 駐車場火災実験他 蓄圧器 精製装置 ローリー テ ィスペンサ他 定置システム 定置システム関係機器 温水 T V 共通基盤水素爆燃特性実験水素火炎特性実験水素用材料の高圧水素下材料特性低温水素下物性水素センサー水素製造技術低温材料技術容器用の複合材料水素貯蔵材料革新先導水素シナリオ国際協力 3

4 規制再点検 燃料電池の実用化に向けた包括的な規制の再点検の道筋のとりまとめ (2002 年 10 月 25 日 ) 4 月 26 日の総理指示を受け 燃料電池実用化に係る事項について具体的な検討を進めるため 関係省庁の局長で構成される 燃料電池の実用化に関する関係省庁連絡会議 を設置 (5 月 15 日 ) 同会議で 燃料電池の初期段階の普及を睨んだ規制の再点検 (6 法律 28 項目 ) のスケジュール等をとりまとめ 水素インフラ関連:11 項目 ( 高圧ガス保安法 建築基準法 道路法 消防法 ) 燃料電池自動車関連:12 項目 ( 高圧ガス保安法 道路運送車両法 道路法 消防法 ) 定置用燃料電池関連:5 項目 ( 電気事業法 消防法 ) 規制の再点検スケジュール 燃料電池自動車の試験的市販に支障のないよう遅くとも 2002 年末までに実施すべき事項 (5 項目 ) 検討の結果 試験的な導入に支障なしと確認 商用レベルの燃料電池の初期導入が想定される 年度末までに実施すべき事項 (23 項目 ) 2003 年度までに 安全を確認する実験データの取得 安全対策手法の検討 WE-NET ミレニアムプロジェクトの研究成果の活用 及び水素安全利用プロジェクトの一部で対応 2004 年度中に 規制官庁側により安全性を確認し 技術基準の整備等必要な措置を実施 2005 年以降は燃料電池の導入段階と位置付けられており その円滑な移行に貢献する 4 規制再点検項目 ( 燃料電池自動車 ) 6 7 NEDO 研究で対応 道路法国土交通省 水底トンネルの通行制限に関する積載水素量の緩和水素燃料用容器の例示基準がない 高圧カ ス保安法経済産業省 水素燃料用容器用ハ ルフ の耐圧試験基準の CNG 車並への見直し水素燃料用容器の高圧化 容量拡大のための試験テ ータ取得項目の明確化容器の再検査期間を車検期間に合わせ 車載の検査を可能とする 道路運送車両法国土交通省消防法総務省消防庁 車両適合基準の策定による型式認定制度の整備地下駐車場への進入制限の緩和 1~5; ; 道路運送車両法 道路法 高圧ガス保安法等に関する検討 2002 年末までに検討すべき事項 5

5 水素とカ ソリンのスタント 併設のため 水素とカ ソリンのスタント 併設のため 水素とカ ソリンのスタント 併設のため 水素とカ ソリンのスタント 併設のため CNG CNG CNG CNG と同等基準への見直しと同等基準への見直しと同等基準への見直しと同等基準への見直し消防法消防法消防法消防法総務省消防庁総務省消防庁総務省消防庁総務省消防庁 完成車輸送車両の水底トンネル等の通行制限に関し 搭載水素の制限数完成車輸送車両の水底トンネル等の通行制限に関し 搭載水素の制限数完成車輸送車両の水底トンネル等の通行制限に関し 搭載水素の制限数完成車輸送車両の水底トンネル等の通行制限に関し 搭載水素の制限数量の増加量の増加量の増加量の増加道路法道路法道路法道路法国土交通省国土交通省国土交通省国土交通省 用途地域毎の水素貯蔵量の制限数量の見直し用途地域毎の水素貯蔵量の制限数量の見直し用途地域毎の水素貯蔵量の制限数量の見直し用途地域毎の水素貯蔵量の制限数量の見直し建築基準法建築基準法建築基準法建築基準法国土交通省国土交通省国土交通省国土交通省 水素スタント の工業地域 工業専用地域以外への建設水素スタント の工業地域 工業専用地域以外への建設水素スタント の工業地域 工業専用地域以外への建設水素スタント の工業地域 工業専用地域以外への建設建築基準法建築基準法建築基準法建築基準法国土交通省国土交通省国土交通省国土交通省 水素スタント の保安検査周期の延長水素スタント の保安検査周期の延長水素スタント の保安検査周期の延長水素スタント の保安検査周期の延長 液化カ ス輸送容器の充填率の上限見直し液化カ ス輸送容器の充填率の上限見直し液化カ ス輸送容器の充填率の上限見直し液化カ ス輸送容器の充填率の上限見直し 移動式充填設備用複合容器の例示基準作成移動式充填設備用複合容器の例示基準作成移動式充填設備用複合容器の例示基準作成移動式充填設備用複合容器の例示基準作成 移動式水素供給設備から車両に燃料を充填する場所の条件移動式水素供給設備から車両に燃料を充填する場所の条件移動式水素供給設備から車両に燃料を充填する場所の条件移動式水素供給設備から車両に燃料を充填する場所の条件 水素スタント の付臭剤以外の漏れ検知手段の採用水素スタント の付臭剤以外の漏れ検知手段の採用水素スタント の付臭剤以外の漏れ検知手段の採用水素スタント の付臭剤以外の漏れ検知手段の採用 水素スタント の保安統括者の選任 常駐義務の見直し水素スタント の保安統括者の選任 常駐義務の見直し水素スタント の保安統括者の選任 常駐義務の見直し水素スタント の保安統括者の選任 常駐義務の見直し 水素スタント の保安距離の見直し水素スタント の保安距離の見直し水素スタント の保安距離の見直し水素スタント の保安距離の見直し高圧カ ス保安法高圧カ ス保安法高圧カ ス保安法高圧カ ス保安法経済産業省経済産業省経済産業省経済産業省 規制再点検項目 ( 水素インフラ ) 経産省プレス発表 7

6 安全技術 の実施体制 経済産業省 ( ) 8 実用化技術 の実施体制 ( その 1) 経済産業省 9

7 実用化技術 の実施体制 ( その 2) 経済産業省 NEDO 燃料電池 水素技術開発部 10 実用化技術 の実施体制 ( その 3) 経済産業省 NEDO 燃料電池 水素技術開発部 国際共同研究 11

8 事業原簿 P67 より引用 研究開発マネージメント 全体を統括する P/L は 設けず研究小項目毎に 必要に応じ 主担当委託先を選定委員会 作業部会 WG を適宜設置し 効率的運営 運営管理の一例 事業名 : 水素安全利用等基盤技術開発 ( 運営管理 ) 中項目 * 研究小項目 委託先 プロジェクト / 委員会有無 開催回数 実証試験 TF 4 回 作成 TF 9 回 A 安 燃料電池自動車に係る安全技術研究 財団法人日本自動車研究所 有り 検討委員会 6 回 岩谷産業株式会社 70MPa 車載用水素タンクシステムの開発 株式会社ネリキ 村田機械株式会社 住金機工株式会社 有り A 実 圧縮水素容器系の高圧化要素技術の開発 JFEコンテイナー株式会社無し JFEテクノリサーチ株式会社無し 70MPa 級圧縮水素容器の研究開発 石川島播磨重工業株式会社 無し 70MPa 級圧縮水素容器用温度式安全弁の開発 株式会社フジキン 無し 車載液体水素タンクのボイルオフ低減技術の開発 財団法人日本自動車研究所岩谷産業株式会社日本重化学工業株式会社 有り 低温作動水素吸蔵合金の開発 独立行政法人産業技術総合研究所 PL70 定例会議 24 回 (H16/12 月まで ) +8 回 (3 月まで ) 合同研究開発会議 1 回 /2 か月 12 安全技術 (1) 分類 テーマ名称 委託先 車両 燃料電池自動車に係る安全技術研究 日本自動車研究所 インフラ 水素インフラに関する安全技術研究 コンパクト水素スタンドの安全技術開発 石油産業活性化センター三菱重工業日本製鋼所岩谷産業日本産業カ ス協会タツノ メカトロニクス 清水建設岩谷産業 水素インフラと建築構造物の耐爆 耐震性の研究開発 大林組 13

9 日立製作所半導体水素センサと検知システムの研究開発理研計器 産総研熱電式水素センサの研究開発センサ日本アルミ協会住友軽金属工業三菱アルミニウム古河スカイ日本軽金属神戸製鋼所昭和電工水素用アルミ材料の基礎研究金属系材料研究開発センター 愛知製鋼 新日本製鐵 住友金属工業 高圧ガス保安協会水素用材料基礎物性の研究材料物性産総研水素安全利用技術の基礎研究エネルキ ー総合工学研究所 三菱重工業大阪カ ス シ ャハ ンエナシ ー水素基礎物性の研究水素物性委託先テーマ名称分類 安全技術 (2) 帝国石油日揮ユニハ ーサル新日本製鐵石川島播磨重工業膜分離酸素利用オートサーマル改質水素製造技術の開発大阪カ ス水素スタント 用天然カ ス改質型水素製造装置の実用化開発三菱重工業水素分離型改質器による移動式水素製造装置の開発改質日立造船 70MPa 級直接高圧下水電解技術の開発三菱重工業固体高分子水電解技術の低コスト化開発エンシ ニアリンク 振興協会 大陽日酸水電解型水素スタント の運転技術開発水電解委託先テーマ名称分類 実用化技術 / 製造技術

10 分類圧縮機圧力計テ ィスヘ ンサーホースタンク 実用化技術 / 圧縮水素 テーマ名称 100MPa 級水素圧縮機の開発 100MPa 級無給油式水素圧縮機ユニットの開発高圧水素用圧力計測技術の開発充てん機用流量計の開発水素充てん機の実用化技術の開発水素インフラ用可撓性配管実用化に関する 70MPa 車載用水素タンクシステムの開発圧縮水素容器系の高圧化要素技術の開発 70MPa 級圧縮水素容器の研究開発 日立インタ ストリイス 日立製作所 石川島播磨重工業 長野計器 産業技術総合研究所 日立製作所 トキコテクノ フシ キン 横浜コ ム 委託先 岩谷産業 ネリキ村田機械 住金機工 JFE コンテイナー JFE テクノリサーチ 石川島播磨重工 70MPa 級圧縮水素容器用温度式安全弁 フシ キン 16 実用化技術 / 液体水素 分類 テーマ名称 委託先 ホ ンフ 液体水素直接高圧カ ス化昇圧ホ ンフ の開発 ターホ 式液体水素移送用ホ ンフ の開発 三菱重工業 三菱重工業 貯槽 液体水素コンテナの開発 川崎重工業 タンク 車載液体水素タンクのホ イルオフ低減技術の開発 低温作動水素吸蔵合金の開発 日本自動車研究所 岩谷産業 日本重化学工業 産業技術総合研究所 17

11 分類 合金系 有機ハイト ライト 無 / 有機ハイト ライト 無機ハイト ライト 炭素系 実用化技術 / 貯蔵技術 テーマ名称 合金系水素貯蔵材料の耐久性研究合金系水素貯蔵材料の対水分被毒性研究超高圧合成法による高容量水素吸蔵合金 高容量水素吸蔵合金と貯蔵タンクの開発 過熱液膜方式テ カリン / ナフタレン系水素貯蔵技術の開発アラネート系およびシクロヘキサン系水素貯蔵材料の特性向上研究アラネート系水素貯蔵材料の特性向上研究車載可能リチウム系水素貯蔵材料の研究メカノケミカル系ク ラファイト及びリチウム系水素貯蔵材料の研究 水素貯蔵用アモルファスカーホ ンナノチューフ の研究炭素系水素貯蔵材料の評価法と貯蔵機構 委託先 大阪科学技術センター 日本製鋼所 産業技術総合研究所 エンシ ニアリンク 振興協会 日本自動車研究所 イムラ材料開発研究所 東海大学 日本製鋼所 マツタ 日本重化学工業 産業技術総合研究所 新日石総研 大阪科学技術センター 関西大学 日本大学 産業技術総合研究所 豊田中央研究所 太平洋セメント 三菱重工業 産業技術総合研究所 大阪カ ス 三菱重工業 大阪科学技術センター 大阪カ ス 三菱重工業 18 実用化技術 / 共通 分類 テーマ名称 委託先 革新先導 革新的技術の研究 エネルキ ー総合工学研究所 国際 国際標準 国際協力の研究 エンシ ニアリンク 振興協会 シナリオ 国際共同研究 水素シナリオの研究 水素シナリオの研究 実用化実施体制 ( その 3) の通り ( 国内 14 海外 11 研究機関 ) エネルキ ー総合工学研究所 産業技術総合研究所 19

12 研究管理 経済産業省及び研究開発責任者と密接な関係を維持し プログラムと本研究開発の目的 / 目標に照らして適切な運営管理を実施 安全 に関しては NEDOが工程表を提示し 委託先の工程管理を実施 研究開発の効率的な推進を図るため 随時に受託者から事業進捗状況の報告を受けるとともに 研究成果の情報交換や研究協力等が可能な体制を作り 研究開発を実施 関連委託先間で 委員会 WG 活動 技術連絡会 情報交換会等を適宜実施 / 研究推進 20 情勢変化への対応 平成 15 年 5 月より 水素安全利用等基盤技術開発 として本事業を開始し 平成 19 年度までの5ヵ年計画で進めている NEDOの独立行政法人化 ( 平成 15 年 10 月 1 日 ) により 平成 15 年下期から平成 16 年度の複数年契約を委託先と締結し 事業を推進中である 技術的及び政策的観点から 研究開発の意義 目標達成度 成果の技術的意義ならびに将来の産業への波及効果等について 外部有識者による中間評価を平成 16 年度末に前倒しで実施し 平成 17 年度以降の研究に反映させることとした 21

13 車両関連機器に関する研究開発 ( 成果概要 ) 安全技術 水素容器本体に係わる技術 35MP MPa 級圧縮水素高圧容器の例示基準策定に必要な各種設備を導入し 基準策定に資するデータを取得し 規制再点検項目 No.7~10 の4 項目の技術基準を策定 水素容器周辺機器に係わる技術 35MP MPa 級バルブ等例示基準策定の安全性評価のために 容器付属品高温 低温試験装置 PRD 試験用高温槽を導入 データ取得 水素周辺機器 ( バルブ 減圧弁等 ) に使う材料の候補をあげた 実用化技術 圧縮水素容器の高圧化技術 70MPa 級車載用圧縮水素容器の金属ライナー材料としてアルミニウム合金 (A6061 A6061) 又は SUS316L を選定 FRP 部の強化繊維は 炭素繊維を選定 3 タイプの容器を試作し データの蓄積を図った 液体水素容器技術 ボイルオフガス減少のため 液体水素タンクの容量 使用圧力等の基本仕様検討 車載液体水素タンクと水素吸蔵合金を組み合わせた試作ボイルオフガス試作ボイルオフガス回収装置では 自然対流状態 ( 水素吸蔵時に強制冷却なし ) でボイルオフガスを回収できた 22 水素インフラに関する研究開発 ( 成果概要 ) 安全技術 (1) 水素スタンドの事故挙動の解明 40MPa の貯槽容器に接続した配管が破損した場合のガス拡散 爆発挙動把握実験 数値シミュレーション法を開発 一般高圧ガス保安規則 容器保安規則 容器則例示基準等の改訂原案を作成 (2) 水素スタンド事故防護技術の開発 防護壁を対象とした基礎的実験により 防護壁の有効性を検証 障壁の技術基準案作成に反映 (3) 水素スタンド関連機器の安全技術 高圧ガス関連機器の事故 対策シナリオを想定し 実験データシートを作成 有効な安全対策を 技術基準案に反映 (4) 事故予防技術の開発 漏洩水素検知技術調査 性能検証し 実用的な検知システムを提案 水素スタンドの水素火炎検知器として 紫外線式が有効と判断 実用化技術 (1)70MPa 級関連技術 (2) 液体水素関連技術 水素圧縮機 ディスペンサー 流量計 カップリング 充填制御技術等の開発研究を実施 液体水素コンテナ 液体水素昇圧 液体液体水素昇圧 液体水素ポンプ等の研究開発を実施 (3) 水素スタンド用水素製造技術 水素供給コスト低減と立地制約解消のため 水素原料の多様化技術 精製設備等のコンパクト化技術 水素製造設備の起動停止時間の短縮技術などの開発実施 23

14 水素に関する共通基盤技術開発 ( 成果概要 ) 安全技術 (1) 水素の基礎物性 設備や機器類からのガス漏洩を模擬した放出拡散実験結果とシミュレーションと良い一致を検証 着火爆発実験も実験式を導出 安全対策基準案策定に利用 (2) 材料の基礎物性 35MPa 水素環境下で鉄鋼系 アルミ系各種材料の特性を把握し 有望材料を探索 規制の再点検に必要な材料特性データを提示 (3) 水素検知技術 100ppm4Vol% に対応できる水素センサーで 小型化 即答性検証 実用化技術 (1) 水素貯蔵技術 5.5 重量 % 級新材料の絞込み 3 重量 % 級材料の性能評価と実用化検討 (2) 水素製造 輸送研究開発 70MPa 級直接高圧水電解装置の部材選定 基本設計完了 固体高分子水電解技術の低コスト化で画期的な低コスト新型スタックを試作 性能検証 (3) その他の革新技術 将来的に有望な革新的技術の公募検証 (4) 支援研究 1 国際共同研究 2 国際協力 国際標準 3 水素シナリオ策定研究を実施し 海外からの最新情報の収集 / 公開 海外への情報発信等 我国産業界の優位性確保に努めた 24 水素インフラに関する規制緩和の状況 NEDO 委託先 高圧ガス保安協会 経済産業省保安課 例示基準検討委員会 承認 規格 基準検討委員会 承認 審査中 パブリックコメント 公布 25

15 成果 ( 特許 査読論文 口頭発表 ) 研究課題 出願特許 査読論文 口頭発表 車両関連機器 水素インフラ 水素共通基盤技術 合計 * 平成 16 年 11 月末時点 26 実用化 事業化の見通し 圧縮水素自動車燃料装置用容器および圧縮水素自動車燃料装置用容器附属品の技術基準を策定し 高圧ガス保安協会から承認されたことにより 圧縮水素自動車の高圧ガス保安法の適用範囲に関する基準整備が終了した 今後 圧縮水素を搭載した車両の容器の型式認定が可能となり また 車検時に車載状態で容器再検査が可能になるなど 燃料電池自動車等の普及のための車両側燃料装置に関する基盤が整備された 水素インフラを規制する高圧ガス保安法 建築基準法 消防法に関する実験データを取得し 技術基準整備 法令の見直し 法令案を提出した 一例として 設備の第一種保安物からの距離が17m 以上必要であった規制を 設備の敷地境界に対して6m 以上として提案した 上記のような規制緩和により 燃料電池自動車に水素を充填するための水素スタンドの建設コストが低減され 燃料電池自動車の普及に貢献できる 27

16 今後の展開 ( 案 ) 安全技術 の研究開発で さらに研究を実施する必要のある項目については 平成 17 年度以降 新規事業である 水素社会構築共通基盤整備 事業で実施 ただし 安全技術 の中で センサーと水素インフラの研究項目の一部を共通課題として 実用化技術に移行して継続実施 平成 17 年度から平成 19 年度の 水素安全利用等基盤技術開発 事業では 実用化技術 の研究の進捗状況評価 情勢変化を 研究内容に反映させて継続実施 実用化技術 研究の追加公募として 製造 圧縮ガス 液体水素技術を計画 ( 平成 16 年 7 月のシンポジウム提案内容等 ) 28

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