産業技術総合研究所（AIST）は2022年12月、カーボンニュートラル社会の実現を目指した、再生可能エネルギーを基に合成燃料（e-fuel）を製造するシステムを報道陣に公開した。現時点で合成できるe-fuelは、1日数ccと少ないが、2023年度には現時点の約300倍の規模のプラントを構築し、1日数Lを生産できるようにする計画である。
これらは、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）などが進める複数の国家プロジェクトに基づく（図1）。例えば、グリーンイノベーション基金事業「CO2等を用いた燃料製造技術開発プロジェクト／合成メタン製造に係る革新的技術開発／SOECメタネーション技術革新事業」や「次世代FT反応と液体合成燃料一貫製造プロセスに関する研究開発」事業などだ。後者は、2020～2024年度の5年間の開発プロジェクトにおける取り組みである。
今回、AISTが公開したのは、これらのプロセスで重要な役割をする2つの装置/システムだ。（1）水（H2O）と二酸化炭素（CO2）とを同時に電気分解して水素（H2）と一酸化炭素（CO）と酸素（O2）に変換するSOEC（Solid Oxide Electrolysis Cell、固体酸化物形電解セル）の装置、（2）（1）の生成物であるCOとH2の合成ガスを基に、各種の液体合成燃料（e-fuel）をFT（フィッシャー・トロプシュ）法で製造するシステム――である。
（1）は、H2と空気中のO2を基に、電力とH2Oを取り出す固体酸化物形燃料電池（SOFC）の逆反応、つまり 2H2O＋CO2 → 2H2＋CO＋3/2O2 という反応を進める装置である（図2）。H2OとCO2を共に燃料極で電気分解することから、共電解（co-electrolysis）とも呼ぶ。
SOECのセルは燃料極側にニッケル（Ni）と触媒、酸素極側にジルコニウム（Zr）酸化物材料などを用いているという。このSOECの反応を進めるには温度をセ氏700～800度を保つ必要がある。しかも、吸熱反応であるため、外部から熱を供給し続けなければならない。
