水素貯蔵材料の開発とアンモニアを用いた水素エネルギーキャリア

摘要

水素吸蔵合金の体積水素密度は高圧水素よりも大きく，水素吸蔵量が2wt%以上のBCC合金(Ti-Cr-V)が燃料電池自動車用水素貯蔵材料として開発されてきた.2001年3月にはTi-Cr-Vを用いた水素吸蔵合金タンクとこのタンクを搭載した燃料電池自動車が開発された~(1,2)).水素吸蔵合金タンクは300kgと重く，水素の充填時間が1時間と長く，低温時や負荷変動時での水素放出は困難であった.水素搭載量(3.5 kg)も35 MPaの高圧水素タンク(3 kg)と同程度であった.そのため，2001年6月に発表された燃料電池自動車には35 MPaの高圧水素タンクが使用され公道試験走行も行われた.しかしながら，35 MPaの高圧水素タンクの水素密度は3kgH_2/180L（タンク外容積）と燃料電池自動車としては不十分であった.水素充填圧を35MPaから70 MPaに上げることで大阪，東京間の無充填走行（航続距離：830 km）が可能となり(2008), 2014年12月15日世界初の燃料電池自動車「MIRAI」が市販された.70 MPaタンクの容量は122.4 L（水素4.8kg），重量水素密度が5.7 wt%と新エネルギー?産業技術総合開発機構(NEDO)の目標値(2030年頃：体積70 L以下で水素5 kg，重量水素密度7.5 wt%)を達成しておらずコンパクト化や軽量化が望まれる.本稿では，著者らが1999年から行ってきた研究を中心に種々の水素貯蔵材料を紹介しアンモニアとの特性比較を行う.