山梨県と東レ、東京電力ホールディングス、東光高岳は2021年6月7日、グリーン水素へのエネルギー転換プロジェクト「H2-YES」において水電解システムの試運転を開始したと発表した。水素を地域ぐるみで活用する社会実証試験を兼ねており、製造した水素は県内の工場などで使う。

「H<sub>2</sub>-YES」で使う水電解システム
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「H2-YES」で使う水電解システム
(出所:東レ)

 グリーン水素とは、再生可能エネルギーを利用して水を電気分解することで得られる水素のこと。水電解システムの定格運転時の出力は1.5MWで、最大2.3MWまで上げることができる。1Nm3 の水素をつくるのに必要な電力量は4.7kWhである。現在は試運転の段階だが、同年内に本格的な実証試験に移行する計画だ。本格的な実証試験では、1時間当たり300Nm3、年間45万Nm3の水素製造を目指すという。

*  Nm3 標準状態(0度、1気圧)換算のガス量のこと。「ノルマル立方メートル」と読む。

 採用した水電解の方式は、固体高分子膜(PEM:Polymer Electrolyte Membrane)方式。アノードの酸化反応で生じたプロトン(H)が、PEMを通ってカソードに移動し、還元反応によって水素になる。アルカリ水電解法などのPEM以外の水電解方式よりも、電解槽を小型化できるメリットがPEM方式にはある。水分解システムに使ったPEMは東レが製作した。「独自開発の低ガス透過性の膜によって高効率化を実現した」(同社)。

 水電解システムの設置場所は、山梨県の県有地「電力貯蔵技術研究サイト」。水電解に必要な電力は敷地内に併設されている10MWの太陽光発電所から供給し、水には水道水を使う。従って、製造工程で二酸化炭素(CO2)が発生しないグリーン水素をつくることができる。

電力貯蔵技術研究サイトの航空写真
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電力貯蔵技術研究サイトの航空写真
(出所:東レ)

 水素の製造コストについては、「当面の目標は60円/Nm3程度だ。将来的には国が示している30円/Nm3まで下げたい」(東レ)。

 製造した水素はトレーラーで山梨県内の施設に運び、熱や電気に変換して使う。県内に拠点を持つ日立パワーデバイスの山梨工場(山梨県中央市)やスーパーマーケットが、水素ボイラーや燃料電池にこの水素を利用するという。