★「2050年カーボンニュートラル」達成に向けた“水素・アンモニア”の最新利活用法!
★燃焼時にCO2を排出しない環境にやさしい次世代エネルギー!“発電用燃料”としての水素・アンモニアに注目が集まる!
★法規制やコスト、製造技術、インフラ構築のための要素技術、利活用について網羅し、水素・アンモニア発電普及のための課題解決のヒントにつながる一冊!
【第Ⅰ編 総論】
第1章 脱炭素社会における水素・アンモニアの展望
1 はじめに
2 水素貯蔵材料と液体水素の水素密度とエネルギー密度
3 水素・アンモニアのカラーリング
4 大規模発電用燃料としてアンモニアと液体水素の特性
5 アンモニアの許容濃度
6 まとめ
第2章 水素・アンモニアを巡る動向と課題
1 はじめに
2 水素・水素キャリア・水素系燃料
3 輸入水素等の潜在的リスク
3.1 制度的課題:CO2の帰属
3.2 低価格・安定調達に係る課題
4 国内再エネ水電解水素に求められる合理性の追求
4.1 水素キャリアへの変換は可能な限り回避すべき
4.2 再エネの使い方
5 e‒methane/fuelに関する議論から浮かび上がる日本の将来設計図の必要性
6 おわりに
第3章 水素・アンモニアに関する取扱の注意点と法規制
1 はじめに
2 水素
2.1 水素の取扱注意点
2.1.1 発火に対する注意点
2.1.2 酸欠に対する注意点
2.1.3 低温に対する注意点
2.1.4 脆化に対する注意点
2.2 水素に関する法令の規制
3 アンモニア
3.1 アンモニアの取扱注意点
3.2 アンモニアに関する法令の規制
4 安全に取り扱うための基準,指標等
4.1 工業用燃焼炉利用技術指標(水素)
4.2 水素ガス消費基準
【第Ⅱ編 国内外の技術開発動向】
第1章 水素・アンモニアの最新の技術動向・展望
1 はじめに
2 素材としての価値からエネルギーとしての価値へ
3 水素の貯蔵・輸送技術
4 水素の利用技術
5 アンモニアの利用技術
6 おわりに
第2章 水素・アンモニアの製造技術動向
1 はじめに
2 水素製造
3 アンモニア製造
3.1 窒素と水素からの触媒的アンモニア合成
3.2 窒素と水からの電気化学的アンモニア合成
3.2.1 水溶液電解質や高分子膜電解質を用いた電気化学的アンモニア合成
3.2.2 リチウム媒介電気化学的アンモニア合成
3.2.3 中高温電解質による電気化学的アンモニア合成
3.2.4 その他のアンモニア合成
4 まとめ
第3章 中国の水素・アンモニア技術動向
1 はじめに
2 中国の水素・アンモニア政策
3 中国国内の水素製造における主な技術的アプローチ
4 水素貯蔵と水素輸送
5 水素エネルギーの応用
6 おわりに
【第Ⅲ編 製造】
第1章 低温排熱を利用した熱化学水素製造
1 はじめに
2 熱化学水素製造
3 ナトリウムレドックス(Na‒Redox)サイクル
4 耐腐食性材料の探索,及び腐食回避環境下での反応特性評価
5 おわりに
第2章 グリーン水素製造の為の水電解評価技術開発
1 はじめに
2 要素評価用標準小型セルの開発動向
2.1 欧米
2.2 日本
3 小型電解槽の評価の基礎
4 要素評価用小型セル(YNUセル)の特徴
5 水電解要素評価法の開発
6 まとめ
第3章 メタン直接分解によるターコイズ水素製造技術の開発
1 はじめに
2 ターコイズ水素製造技術の開発動向
3 担持鉄触媒を用いたターコイズ水素製造
4 金属触媒板を用いたターコイズ水素製造
5 生成炭素の物性評価
6 まとめ
第4章 低温でアンモニアを合成する触媒の開発
第5章 電場印加触媒反応を利用した低温域でのアンモニア合成技術とそのメカニズム
1 アンモニア合成と電場触媒反応
2 電場NH3合成反応のメカニズム
3 担体性質による電場NH3合成活性の違いとその支配因子
4 担体性質の制御による電場NH3合成活性の向上に向けた触媒の開発
5 電場触媒によるNH3オンデマンド合成への期待
第6章 鉄スクラップと二酸化炭素による水素・アンモニア製造
1 はじめに
2 水素キャリアとしての鉄
3 純鉄による水素生成反応の実際
4 鉄鋼粉による水素生成反応
5 アンモニア生成反応
6 窒化鉄からのアンモニア生成メカニズム
7 まとめ
第7章 電気エネルギーを用いた常温・常圧アンモニア合成
1 はじめに
2 技術の概要
3 これまでの研究動向
4 水をプロトン源とする反応系の開拓
5 まとめと展望
第8章 グリーンアンモニア製造・活用技術開発・実証事業について
1 グリーンアンモニア製造の特徴
1.1 グリーンアンモニア製造の構成要素
1.2 グリーンアンモニア製造の課題
2 グリーンアンモニア製造技術開発
2.1 Green Ammonia Plant Automated Optimizer(GAPAOTM)
2.2 統合制御システム
3 低炭素アンモニア活用技術開発―大規模アンモニア分解水素製造技術
【第Ⅳ編 貯蔵・輸送・インフラ構築のための要素技術】
第1章 高温水素利用による耐熱部材の材料損傷問題
1 はじめに
2 高温水素利用装置・機械における高温部位と懸念される材料損傷
2.1 固体酸化物型高温水電解装置
2.2 アンモニア焚きガスタービン
2.3 水素燃焼器
3 耐熱材料の水素脆化と高温水素損傷
3.1 水素脆化
3.2 高温水素損傷
4 おわりに
第2章 水素脆化の潜伏期からき裂発生・進展・破壊まで
1 はじめに
2 水素脆化理論
3 水素脆化破壊における潜伏期
4 水素脆化破壊におけるき裂発生挙動の解析
5 水素脆化に及ぼす因子と抑制に向けた指針
6 おわりに
第3章 大容量の低温液化アンモニア貯蔵タンクの開発状況
1 はじめに
2 技術課題と対策
3 大容量化のための設計指針の作成
4 大容量アンモニアタンクに資する鋼材の応力腐食割れ性評価方法
5 大容量アンモニアタンク(PCタンク,PCメンブレンタンク)
6 国際規格化
7 おわりに
第4章 水素サプライチェーンの水素コスト及び炭素集約度の分析事例について
1 はじめに
2 水素サプライチェーンの水素コスト及び炭素集約度分析の方法論
3 分析結果の例
3.1 輸入サプライチェーン
3.2 国産サプライチェーン
4 まとめ
【第Ⅴ編 利活用】
第1章 水素・アンモニア焚きガスタービンの開発
1 はじめに
2 水素・アンモニア焚きガスタービン
2.1 水素・アンモニア焚きガスタービンの特徴とメリット
2.2 ガスタービン燃焼器における水素燃焼・アンモニア燃焼の課題
2.3 水素焚き燃焼器
2.4 アンモニア焚き燃焼器
3 高砂水素パークでの実証
4 まとめ
第2章 水素サプライチェーンの全体像と日本の勝ち筋となりうる技術分野
1 イントロダクション
1.1 日本の水素産業振興と特に注力している技術分野
2 2050年に向けた世界での水素需要量見通し
3 水素サプライチェーンの全体像
4 国際展開を狙う注力分野利用
4.1 水素製造部門
4.2 水素貯蔵/輸送/転換部門
4.3 水素利用部門
5 総括
第3章 工業炉でのアンモニア直接燃焼利用
1 まえがき
2 エネルギーキャリアとしての水素・アンモニア
3 工業炉でのアンモニア直接燃焼利用
4 二段燃焼によるNOx低減
5 結言
6 おわりに
第4章 石炭火力におけるアンモニア燃焼技術開発の状況
1 はじめに
2 石炭火力でのアンモニア燃焼ロードマップ
3 アンモニア20%燃焼
3.1 試験設備での燃焼試験
3.2 碧南火力での実機実証試験
4 アンモニア高比率および専焼バーナ開発状況
4.1 高比率燃焼バーナ
4.2 アンモニア専焼バーナ
5 海外石炭火力での取り組み
5.1 インドネシアでの取り組み
5.2 インドでの取り組み
5.3 マレーシアでの取り組み
6 最後に
第5章 ガスタービンでのアンモニア利用
1 アンモニアを燃料とする様々なガスタービン
2 産総研におけるマイクロガスタービン試験
2.1 燃料供給設備について
2.2 ガスタービンの起動について
2.3 定常運転について
2.4 低NOx燃焼器
2.5 液体アンモニア噴霧燃焼
2.6 社会実装に向けた取り組み
3 最後に