什么是氢能？

2023/04/19

氢能

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-氢为何引起关注-

用科学的眼光来看，
社会关注的真正原因

#能源/环境约束响应

什么是氢能？

氢有望成为实现碳中和社会的关键技术。可以由水制成，甚至燃烧时也可以产生二氧化碳₂它可以以气体、液体、固体等多种状态储存和运输，有望具有能源效率高、环境影响低、可在紧急情况下使用的特点，有望在碳中和时代发挥核心作用。

尽管我们知道氢能似乎对环境有益，但有几个原因导致它没有立即广泛使用。最大的原因是，在以化石燃料为基础的现代社会，需要进行各种改变，包括基础设施和系统方面的改变，这可以称为改变游戏规则。为了向安全、经济的氢社会转型，必须构建包括氢气生产、储存/运输和利用的氢气供应链，并提高其效率和降低成本。我们特别采访了零排放国际联合研究中心制氢与储存基础设施研究组组长高木英幸和可再生能源研究中心副研究主任难波哲也，了解了以制氢为中心的各项技术的概要，考虑到与国际社会的竞争和未来的挑战，制氢是迫切需要的。

1什么是氢能

日本的氢能源战略是什么

　2011年3月11日东日本大地震和东电福岛第一核电站事故后，日本的能源形势发生了重大变化。2017年，日本在世界上第一个制定了氢能基本战略，表明氢能被定位为与可再生能源并列的新能源选择。此时，世界上还没有国家制定国家氢战略。 2020年，菅义伟首相宣布“到2050年实现碳中和”，并随后制定了“到2050年实现碳中和的绿色增长战略”。

　《绿色增长战略》从产业和能源政策角度对14个有望增长的重要领域制定了实施方案，氢能就是其中之一。氢不仅直接有助于电力行业的脱碳，而且还使我们能够通过将剩余电力转化为氢、储存和使用来最大限度地发挥可再生能源的潜力。

迈向氢能的社会实施

　为此，我们首先要引进低成本大量生产氢气的技术，建立高效运输氢气的供应链，然后形成大量使用氢气用于发电、燃料电池汽车（FCV）、工业用途等的流程。

　AIST开展了几乎所有与氢的生产、储存和运输、利用、评估和安全相关的研究。其中，我们作为研究院的优势在于，我们有一个对技术引进进行场景分析和评估的团队。我们不仅单独收集每项技术的研究成果，而且还合作研发，设想如何在现实世界中使用尖端技术。（相关文章：迈向实现“2050年碳中和”）

2 氢能单独技术

AIST 正在攻克氢相关技术

　在实现氢社会所需的各种技术中，日本仍在展示其在储存、运输和利用技术方面的优势。另一方面，日本目前在利用可再生能源以低成本大量生产氢气方面略落后于世界其他国家。即使基础技术水平再高，社会实施阶段也会受到各国法律法规差异的影响。在日本，与世界其他国家一样，需要努力建立更大的系统并进行社会示威。

　在制氢技术中，AIST利用人工光合作用产生CO，以及利用甲烷热解产生CO₂作为一种副产品，并且使用水电解。

　人们正在从不同的角度对人工光合作用进行研究，其中之一的目标是将其作为一种制造方法，不仅可以产生氢气，还可以生产有用的化学品。（相关文章：什么是人工光合作用）

　甲烷热分解制氢利用催化剂从甲烷中产生氢气和固体碳，最近引起了欧洲和其他国家的关注。在产业技术研究院，我们不仅进行催化剂的开发，还与研究所内部合作进行流化床、回转窑等反应器的研究开发，并正在推进研究和实施。（相关文章：CO₂迈向零排放！未来能源技术）

　通过电解水生产氢气的方法有多种，但政府的绿色创新基金正在致力于使用碱性溶液和固体聚合物（PEM）水电解设备来扩大碱性水电解的规模和模块化。产业技术研究院在研究制造技术的同时，也在研究水电解槽的大型化、高压化的评价方法，以及能否在条件完全不同的海外使用的评价方法。目前，我们在个别设施的产量方面落后于其他国家，但我们相信，通过建立安全、准确的方法来评估大型、稳定的水电解槽并为国际标准化提出建议，我们将能够在市场上展示我们的存在。

　除了氢气生产之外，AIST还对几乎所有与氢气相关的技术进行研究。其中，CO₂作为免费燃料前景广阔的氨生产，以及使用以固体形式储存氢而不是气态氢的储氢合金的氢利用系统，其具有更严格的法规，是与企业合作实施社会实施的领域。（相关文章：来自可再生能源的二氧化碳₂大量生产游离氨、CO₂在城市中安全使用免费氢气）

最近，我一直在与绿色创新基金项目的公司合作，推广氢和二氧化碳₂生产甲烷，并积极进行合成燃料领域的研究和开发。我希望有机会以个人研究的形式详细介绍这些技术。

建立碳中和社会需要做出改变

　能源在日常生活中必不可少，人们对技术发展的期望也越来越高。另一方面，能源相关行业由于努力实现碳中和，可以说处于极其困难的境地。当今社会是围绕化石燃料组织起来的，并以优化和高效的方式运作。然而，为了实现碳中和，必须从根本上改变这些，而在特别依赖海外化石燃料的日本，人们认为行业运动也必须发生重大变化。在海外，即使是在能源领域，似乎也存在着大公司购买并使用初创公司技术的循环。日本工业界有很强的解决国内和工业内部问题的倾向，但为了实现碳中和社会，还需要进一步的改变，例如跨工业合作。

　产业技术研究院的工作范围很广，不仅以国家项目为中心的实验室层面，还包括以社会实施为目标的技术开发、氢相关技术的扩大利用、进军海外市场的开发、系统构筑的提案等。为了实现碳中和社会，我们希望各种企业，包括以前没有涉足的行业和领域的企业，能够对氢相关技术感兴趣。