水素技術
水素技術：未来社会に向けた新たなエネルギーキャリア。HEFは、水素の製造・輸送・貯蔵に関わる表面現象を研究し理解するとともに、電解、圧縮、燃料電池、水素エンジンといった水素エネルギー技術に取り組んでいます。
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ご存じですか？
脱炭素社会の実現に向けて、水素は将来のエネルギーを支える解決策の一つとして注目されています。水素を「エネルギーキャリア」として利用する考え方は、数十年にわたる研究テーマです（水素は利用前に製造・貯蔵が必要です）。産業分野とモビリティ分野の双方からの後押しを受け、エネルギー転換において重要な役割を担う可能性があります。
水素は豊富に存在し、燃焼時にCO2を排出しません。水素のサイクルは、製造、貯蔵、輸送、そして各分野での利用の大きく4つに分けられます。
HEFは、水素など脱炭素エネルギーに関連する市場へ事業領域を拡大することで環境課題に対応しています。上流の水素製造から、電動モビリティ／熱モビリティにおける水素利用まで、幅広い領域を対象としています。
HEFは、堅牢性・持続可能性・経済競争力を兼ね備えたソリューションを2025年から提供し、2030年までの大規模展開を目指しています。
燃料電池の原理は、電解（電気分解）の原理と逆の関係にあります。水素（H₂）と酸素（O₂）が反応すると、水とわずかな熱、そして何より電気が生成されます。この電気は、ほぼあらゆる用途に利用できます。
たとえば現在、燃料電池はモビリティ分野で、新しいタイプの電気自動車（いわゆる「燃料電池車（FCV）」）の動力源として利用されています。
水素技術の恩恵は他の輸送手段にも広がります。たとえばバスや列車に加え、タクシー、特定用途の社有車両（自社・構内で運用する車両群）、業務車両、電動フォークリフトといった「高稼働（集中的に使用される）車両」でも活用が期待されています。たとえば水素フォークリフトの充填（燃料補給）は数分で完了し、従来型バッテリーを搭載した一般的な電動フォークリフトの充電に必要な約8時間と比べて大幅に短縮できます。
水素はエネルギー密度が非常に高く、1kgの水素はガソリン3～4kgに相当するエネルギーを含みます。一方で、自然な気体の状態では密度が非常に低いという特性があります。そのため、利用するには回収（取り出し）したうえで圧縮する必要があります。
このエネルギーを取り出す主な方法は2つあります。
– 水素と酸素の燃焼による熱エネルギーとしての利用（燃焼後に残るのは水のみ。欧州のアリアン・ロケットに搭載されるヴァルカンエンジンはこの方式で動作します）
– 燃料電池による電気エネルギーとしての利用（「水素電池」と呼ばれることもあります）
最先端の表面コーティングで、燃料電池の性能向上を実現
HEFの技術と革新的なPVDコーティングは、燃料電池の重要部品であるバイポーラプレートの表面特性を改良、または新たに付与します。さらに、水素分野向けの革新技術により、温度や酸性度などの過酷環境下におけるバイポーラプレートの耐食性も向上します。
HEFは、金属製バイポーラプレート向けに、独自の高耐久カーボンコーティングを開発しています。これらのプレートは、固体高分子形燃料電池（PEMFC）の主要部品です。
当社のコーティングは、部品を腐食から保護するとともに、数千時間に及ぶ運転期間にわたり良好な電気伝導性を維持し、汚染物質の放出を低減します（バリア効果）。
電解装置向け高性能コーティングソリューション
水素は利用する前に、まず製造する必要があります。
現在、二水素（H₂）の95%は、化石燃料の「水蒸気改質」によって製造されています。この化学反応では、水蒸気・熱・触媒の存在下で炭化水素分子を分解し、水素を取り出します。ただし、この方法にはCO₂を排出するという欠点があります。
水と電力を用いる電気分解（電解）によって水素を製造することも可能です。この方法では、水分子を水素と酸素に分解します。この技術は燃料電池と逆の反応をおこなうものですが、電解を実現する装置技術は燃料電池と非常に近いもので、大面積の電気化学セル（単セル）を直列接続した「スタック」により、水から水素を生成します。
エネルギー密度は構成要素の表面に大きく左右されるため、HEFは構想・製作・設計に関する知見に加え、数十ナノメートル以下レベルの表面品質管理の技術を投入しています。
水電解装置の各セルには、多孔質輸送層（PTL）と、流体の分配および電流の導通に重要な役割を果たすバイポーラセパレータープレートが含まれます。しかし、これらのプレートは腐食性の環境下で使用されます。
HEFが開発した革新的なPVDコーティングおよびPVD-PECVD表面処理技術は、表面処理の性能最適化と耐久性確保において重要な役割を担います。同時に、使用する貴金属量を可能な限り最小限に抑えることにも貢献します。
