ＦＣＶ への供給も視野　海外も注目する「バイオ水素」技術 

　　木くずなどのバイオマス（生物資源）から水素を作り出すベンチャー企業の技 術が注目されている。水素 は天然ガスや石油などの化石燃料から作るのが一般的で、採掘時や製造時の二酸化炭素（ＣＯ２）排出は避けられない が、バイオマスは木が成長する過程で ＣＯ２を吸収するため、より環境負荷が少ない。森林の多い日本では原料を調達しやすいのも魅力だ。自らの手で、自動 車や家庭用燃料電池の燃料に水素を使う 「水素社会」を引き寄せようとしいる。

　　「先日はフランスの大手電力会社幹部が話を聞きに来た。近くマレーシアの政 府関係者も視察に来る予定だ」

　　ジャ パンブルーエナジー（ＪＢＥＣ、東京都千代田区）の堂脇直城社長は、同社の技術に対する関心の深さに目 を細める。

　　ＪＢＥＣは、木くずや下水の汚泥から水素を取り出すことを目指しているベン チャーだ。ブ ルータワーと呼ぶ独自のプラントによって水素を作り出し、燃料電池車（ＦＣＶ）などに供給することを視 野に入れている。

　　ブルータワーは、木くずを熱分解器にほうり込み、高温で蒸し焼きにしてガス 化。それを水蒸気と混ぜて水素濃度の高いガスに改質した後、分離装置に通して高純度の水素ガスを得る一方で、ガスエ ンジンやガスタービンで発電することもできる。

　　木くずや汚泥から水素が作れること自体は以前から知られていた。しかし生物 資源は高温で熱すると副産物として液状のタールが発生する。液状タールはプラント内部にとどまって目詰まりの原因と なり、故障を誘発するため、徹底的に分解しなければならない。

　　そこで同社は、装置内にヒートキャリアと呼ぶセラミックス製の小さな球をい くつも入れ、循環させる手法を採用。球が移動することで、装置内の「熱ムラ」を抑え、タールを分解できるようにし た。

　　ブルータワーの基本技術はドイツで生まれた。堂脇社長は、地域活性化のコン サルティングを行う中でこ の技術と出合い、資金をかき集めて特許を購入。その後は独自に研究を重ね、一昨年にはより高温でガス化できる３つ目 の試験プラントを群馬県渋川市に建設。 現在は、日米欧を含む主要国の大半で特許を保有するという。

　　水素を使うには、貯蔵や輸送のインフラを一から整備しなければならない。そ の費用は、ＦＣＶ用水素ステーションだけでも１カ所当たり５億円かかるとされる。このため当面は大都市での供給にと どまる見通しで、地方まで行き届くにはかなりの時間がかかるとみられている。

　　もっとも、ＪＢＥＣの技術は森林資源が豊富な地方でも威力を発揮する。同社 は来年春までに、石川県輪 島市と前橋市で商用プラントを稼働させる計画。ほかにも岩手県宮古市など２、３カ所で建設を検討している。堂脇社長 は「地震でライフラインが途絶えた際の 非常電源にもなる。地産地消のような環境を築きたい」と、地方における製造・供給態勢の早期構築に意欲をみせる。

　　商用プラントは発電規模３０００キロワット時を想定。水素社会の本格到来に は時間がかかるとみて、まずは電力を販売し、収益基盤を確立することに全力を注ぐ。改質ガスの３％を水素としてサン プル用に製造するが、それだけでも燃料電池車２００台分を賄えるという。

　　試験プラントに比べて規模が大きく、予期せぬ初期トラブルをどう抑えるかが 課題だが、原料確保や約２０億円という建設資金の手当ても含め、基本的にはクリアできている。堂島社長は「将来的に は水素に軸足を移しバイオ水素の供給業者になりたい」と夢見る。

　　昨年１２月にはトヨタ自動車が世界初の一般向けＦＣＶ「ミライ」を発売し、 納車まで３年待ちの人気と なっている。一方、２０２０年開催の東京五輪では、新技術の「ショーケース」としてＦＣＶや家庭用燃料電池の活用が 想定される。堂脇社長は「水素の可能性 を訴えるトヨタの姿勢は大歓迎。五輪も世間にアピールする絶好の場になる」と語り、水素社会の構築に対するムードの 盛り上がりに期待する。（井田通人）

　　自然エネルギー：太 陽光で水素を製造する新技術、少ないエネルギーで化学薬品も同時に作る

　　化石燃料を使わないCO2フ リーの水素製造方法が新たに開発された。太陽光のエネルギーで水を電気分解して水素を製造する方法の1種 だが、同時に化学薬品も製造できる点が特徴だ。低い電圧で化学反応を起こせるため、太陽光のエネルギーを効率よく化 学エネルギーへ変換することができる。

　　太 陽光エネルギーの変換技術に取り組む産業技 術総合研究所（略称：産総 研）が高効率の水素製造方法を開発した。太陽電池にも使われている「光電極」 を利用し て、水を電気分解して水素を製造する方法である。同時に水以外の原料を使って各種の化学薬品を製造することができる （図1）。

　　図1　 太陽光と光電極を組み合わせた水素と酸化剤の製造方法。出典：産業技術総合研究所

　　光電極は太陽光を当てると電流が流れる半導体の1種 で、太陽電池にもなる。産総研は多孔質の酸化タングステン（WO3）を 使って、光の吸収効率が高い電極を開発した（図2）。光電極を水溶液の中 に入れて太陽光を当てると、電流が流れるのと同時に水溶液が化学反応を起こして酸化剤が生まれる。さらにイオン交換 膜をはさんだ対極では、水の電気分解が起こって水素と酸素を発生させる仕組みだ。

　　図2　 多孔質の酸化タングステン（WO3）で作った光電極による化学反応。出典：産 業技術総合研究所

　　生成できる酸化剤は水溶液の原料によって過硫酸などの化学薬品になる。過硫 酸は漂白剤や洗浄剤に使うことができる。水素と合わせて化学薬品を製造することによって、電気分解による水素の製造 コストを低減させる効果につながる。

　　ただし光電極を使って水を電気分解するためには、太陽光のほかに外部から補 助電源で電力を加える必要がある。多孔質の酸化タングステンで作った光電極を使うと、補助電源の電圧が低い状態でも 十分な電流を得られることがわかった（図3）。

　　図3　 水素と過硫酸（S2O82-）の製造に必要な電圧と得られる電 流。出典：産業技術総合研究所

　　低電圧で電気分解が可能になったことで、太陽光のエネルギーを水素などの化 学エネルギーに変換できる効率は2.2％に向上した。産総研は2012年 に光電極を使った水素の製造方法を開発して、世界最高レベルの1.35％ を達成していた。新たに化学薬品を同時に製造する方法によってエネルギーの変換効率を約1.6倍 に高めた。

　　現時点では太陽電池のエネルギー変換効率（20％ 以上）と比べて1ケタ小さいレベルだが、光電極の改良などを通じ て太陽電池並みの変換効率に引き上げていく計画だ。光電極と太陽電池を組み合わせた一体型の水素製造システムを開発 することも検討中で、太陽光発電の電力で水を電気分解する「Power to Gas」 よりも低コストで水素を製造できる可能性がある。