さまざまな水素製造技術
水素の製造方法には、化石燃料を水蒸気などと反応させて水素を多く含むガスにし、そのガスの中から水素をとりだす改質、水を電気で分解して水素をつくる電解などがあります。
既に商用化されている技術、これからの研究に期待が集まる技術など、次世代のエネルギーとして期待される水素の製造に注目が集まっています。
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高温熱を利用する4つの水素製造方法
主な水素の製造方法は4種類に分類されます。
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それぞれの水素製造の仕組み
４つの水素製造方法について、その仕組みを解説します。
解説メタン水蒸気改質法＋CCUS
高温熱を供給し、メタンと水蒸気の反応により大量の水素を製造します。ただし、反応に伴いCO₂ が排出されるため、CO₂ 回収・貯蔵・利用（CCUS）を行います。メタン水蒸気改質法は、世界中の大型プラントで用いられている商用技術です。
解説メタン熱分解法
メタンを直接熱分解することによりCO₂ を排出せずに水素を製造することができます。
また、水素と共に固体の炭素を生成します。高温ガス炉の高温熱をメタンの加熱と熱分解に必要な反応熱に利用できます。
CH₄ → 2H₂ + C解説高温水蒸気電解法
固体酸化物電解セル（SOEC）を用いて700℃から900℃で水蒸気を電気分解することにより水素を製造することができます。水蒸気を電気分解することで、一般的な水の電気分解に比べて、より少ない電気エネルギーで水素を製造することができます。
高温ガス炉の高温熱を水蒸気の発生、加熱に利用できます。加えて、電気分解に必要な反応熱を高温ガス炉から直接供給できれば、必要な電気エネルギーをさらに少なくできます。解説ISプロセス
ヨウ素（I）と硫黄（S）の化学反応を利用して、900℃の熱の力で水を分解し水素を製造します。電気を介さず、熱だけで水を分解できるため、高効率に水素を製造できます。このプロセスの中で外に取り出されるのは水素と酸素のみ。反応に使ったヨウ素と硫黄は、プロセスの中でグルグルと回り続け、再び次の反応に使われます。つまり、消費するのは水と熱だけです。
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JAEAの連続水素製造試験装置
日本原子力研究開発機構（JAEA）では、ISプロセスの３つの化学反応を試験するため、耐食性を有する実用工業材料の金属やセラミックスでできた連続水素製造試験装置（水素製造規模：毎時100リットル）を製作しました。
この試験装置を用いて、連続的に水素が生成できることを実証しています。現在では、強腐食環境下での材料の信頼性確証や、連続水素製造運転を安定的に行うための制御技術の検証などを進めています。
