水素は燃やしてもCO2を排出しません。また石油資源に頼らなくとも水素の製造技術はさまざまあり、エネルギーの変換効率は高く、昨今、車載用などにクリーンエネルギーとして注目されています。
また、経済産業省 資源エネルギー庁による「Cool Earth－エネルギー革新技術計画」の21の重要技術課題の1つに「水素製造・輸送・貯蔵」が取り上げられており、2020年頃からの飛躍的な実現に向けて研究開発が進められています。
そのような中、本書では「さまざまな水素製造技術とその効率化」、「水素吸蔵合金や炭素系水素吸蔵材料」「水素貯蔵技術、材料・タンク・容器、業界からの要求特性」、「水素輸送・貯蔵におけるハンドリング技術や輸送システムの安全化」に焦点をあて、大学・研究機関、企業の方を執筆陣として万遍なく構成いたしました。
次世代水素エネルギーの利用技術、水素製造・材料の高効率化、安全性の向上、周辺技術の開発、新市場ビジネスにお役に立てる１冊となれば幸いです。
（書籍編集部）
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| 第1章 水素製造・貯蔵・供給における現状、課題と今後の展望 |
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| 1 | 水素製造技術 |
| 2 | 水素貯蔵技術 |
| 2.1 | 高圧水素ガスによる貯蔵 |
| 2.2 | 液体水素による貯蔵 |
| 2.3 | ケミカルハイドライドによる貯蔵 |
| 2.4 | 水素貯蔵材料による貯蔵 |
| 3 | 水素供給技術 |
| 3.1 | 水素圧縮技術 |
| 3.2 | 水素充填技術 |
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| 第2章 次世代水素製造技術の現状と高効率化 |
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| 第1節 | 水の電気分解、熱化学水素製造と原子力の水素製造への利用 |
| 1 | 水素製造の技術動向 |
| 2 | 水素の製造 |
| 2.1 | 水の電気分解 |
| 2.2 | 熱化学水素製造 |
| 3 | 原子力の水素製造への利用 |
| 3.1 | 高温ガス炉の可能性 |
| 3.2 | 炭素循環型水素システム |
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| 第2節 | 熱中和改質方式による水素製造技術 |
| 1 | 熱中和式改質技術 |
| 1.1 | 触媒反応 |
| 1.2 | 改質器 |
| 2 | 熱中和式水素発生装置 |
| 2.1 | 改質 |
| 2.2 | 精製 |
| 2.3 | 水素発生装置プロセス概要 |
| 2.4 | 水蒸気改質方式との比較 |
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| 第3節 | 灯油を原料とした水蒸気改質反応とオートサーマル反応による水素製造 |
| 1 | 改質反応を利用した化石燃料からの水素製造 |
| 1.1 | 水素製造システムの概要 |
| 1.2 | 水蒸気改質反応 |
| 1.3 | 部分酸化反応 |
| 1.4 | オートサーマル反応 |
| 2 | 灯油を原料とした場合の水蒸気改質反応とオートサーマル反応の比較 |
| 2.1 | 灯油を原料とする水蒸気改質反応技術 |
| 2.2 | 灯油を原料とするオートサーマル反応技術 |
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| 第4節 | 膜型反応器（メンブレンリアクター）／天然ガスからの高効率水素製造 |
| 1 | 膜型反応器と水素製造への応用 |
| 2 | 膜型反応器を用いた水素製造実証試験 |
| 3 | 膜型反応器用耐熱性水素分離膜の開発 |
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| 第5節 | パラジウム合金圧延箔を利用した水素分離膜モジュール技術による効率化 |
| 1 | 水素分離膜 |
| 2 | パラジム合金圧延箔を利用した水素分離膜モジュール |
| 2.1 | パラジウム合金 |
| 2.2 | パラジウム合金圧延箔を利用した水素分離膜モジュールの開発 |
| 3 | パラジウム合金圧延箔を利用した水素分離膜モジュールの用途 |
| 3.1 | 水素ガスの精製 |
| 3.2 | 改質ガスからの水素ガスの分離精製 |
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| 第6節 | マイクロリアクターによる水素製造技術 |
| 1 | 水素製造マイクロリアクターの設計コンセプト |
| 2 | Ni高分散炭素膜を用いたメタノール分解反応 |
| 2.1 | 実験 |
| 2.2 | 充填型反応器とマイクロリアクターの比較 |
| 2.3 | マイクロ流路幅の影響 |
| 3 | 触媒マイクロリアクターの操作による反応選択性制御の可能性の検証 |
| 3.1 | 壁面触媒装填型マイクロリアクターの有効性 |
| 3.2 | 積極的に拡散速度を制御する方法 |
| 4 | 水蒸気改質／CO除去用マイクロリアクターシステムの検討 |
| 4.1 | 実験 |
| 4.2 | マイクロリアクターと管型反応器の比較 |
| 4.3 | 反応モデルとマイクロ流路内反応メカニズム |
| 4.4 | CO選択酸化法による水素精製 |
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| 第7節 | バイオマス・廃棄物からの水素製造技術 |
| 1 | 水素製造技術の概観 |
| 2 | 熱分解ガス化および改質プロセスによる水素製造 |
| 2.1 | ガス化および改質反応 |
| 2.2 | ガス化反応装置と実験例 |
| 2.3 | 触媒改質 |
| 3 | 生物学的技術による水素製造 |
| 3.1 | 水素発酵 |
| 3.2 | 水素・メタン二段発酵プロセス |
| 4 | バイオマス・廃棄物からの水素製造の課題 |
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| 第8節 | 高温ガス炉による水素製造技術 |
| 1 | 高温ガス炉 |
| 2 | 水素製造技術 |
| 2.1 | ISプロセス |
| 2.2 | ハイブリッドプロセス |
| 3 | 将来の展望 |
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| 第9節 | 高温水蒸気電解による水素製造技術 |
| 1 | 高温水蒸気電解の原理と特徴 |
| 1.1 | 電解による水素製造の原理 |
| 1.2 | 高温水蒸気電解の特徴 |
| 1.3 | セル材料と構造 |
| 1.4 | 運転条件の検討 |
| 2 | 主な開発課題 |
| 3 | 研究開発の状況 |
| 4 | 開発例① 原子力による水素製造プラントの検討 |
| 5 | 開発例② 水素電力貯蔵システム |
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| 第10節 | 水素製造用担持金属触媒 |
| 1 | メタンの水蒸気改質用触媒について |
| 1.1 | Ni触媒の調製と反応 |
| 1.2 | Ni/perovskite触媒の触媒性能 |
| 2 | 炭化水素以外の燃料を用いた水蒸気改質による水素製造 |
| 2.1 | Fe/Co触媒の調製と反応 |
| 2.2 | エタノール水蒸気改質の結果 |
| 3 | 水性ガスシフト用触媒の開発について |
| 3.1 | ペロブスカイト型酸化物および鉄系酸化物触媒の調製と反応 |
| 3.2 | ペロブスカイト型酸化物触媒の活性 |
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| 第11節 | 太陽光利用による水素製造システムと光触媒による低コスト化 |
| 1 | 光触媒－電気分解ハイブリッドシステムによる水素製造 |
| 2 | 多孔質半導体光電極を用いた水分解による水素製造 |
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| 第3章 水素吸蔵合金、炭素系水素吸蔵材料 |
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| 第1節 | 水素吸蔵合金 |
| (1) | Mg系及びTi系水素吸蔵合金 |
| 1 | 金属水素化物の熱力学的安定性について |
| 2 | Mg系水素吸蔵合金の開発 |
| 2.1 | 従来のMg基合金 |
| 2.2 | Mg基合金設計の新しい試み |
| 3 | Ti基合金の開発 |
| (2) | ラーベス構造を有した新規マグネシウム系水素吸蔵合金 |
| 1 | ラーベス構造を有した水素吸蔵合金 |
| 2 | マグネシウム系の水素吸蔵合金 |
| 3 | ラーベス構造を有した新規マグネシウム系水素吸蔵合金 |
| (3) | 超高圧下で合成される水素貯蔵材料 |
| 1 | 高圧水素と水素貯蔵材料 |
| 2 | マルチアンビル法を用いたMg-遷移金属系新規水素化物の創製 |
| 3 | 超高圧法で合成された新規水素化物の結晶構造 |
| 4 | FCC型超格子構造を有するMg-遷移金属水素化物の水素貯蔵特性 |
| 5 | 新規4元系水素化物の探索 |
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| 第2節 | 炭素系水素吸蔵材料 |
| (1) | カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー |
| 1 | カーボンナノチューブ・ナノファイバーの水素貯蔵特性に関するこれまでの研究報告 |
| 1.1 | 単層カーボンナノチューブ（SWCNT）・多層カーボンナノチューブ（MWCNT） |
| 1.2 | カーボンナノファイバー（CNF）・グラファイトナノファイバー（GNF） |
| 2 | 単層カーボンナノチューブ（SWCNT）の水素貯蔵特性 |
| 2.1 | SWCNT試料の細孔構造 |
| 2.2 | SWCNT試料の水素吸着特性 |
| (2) | グラファイト |
| 1 | 水素吸蔵／放出特性 |
| 2 | CnanoHx-LiH複合系 |
| (3) | スピルオーバー水素を利用した新規水素貯蔵 |
| 1 | スピルオーバーとは |
| 2 | 炭素へスピルオーバーした原子状水素の可逆貯蔵 |
| 3 | 新しい貯蔵方式、「物理吸着＋スピルオーバー」 |
| 4 | 「物理吸着＋スピルオーバー」の報告例 |
| 5 | 原子状水素の貯蔵に関する詳細なメカニズム |
| 5.1 | H2分子の金属への解離吸着～スピルオーバー |
| 5.2 | 原子状水素の表面拡散 |
| 5.3 | 受容体にトラップされた原子状水素の状態 |
| 5.4 | 貯蔵サイト |
| 5.5 | 原子状水素の放出 |
| 6 | スピルオーバーを経由しない原子状水素貯蔵の可能性 |
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| 第3節 | 実用化から見た水素吸蔵合金の現状と課題 |
| 1 | 水素吸蔵合金の実用化状況 |
| 1.1 | 水素利用技術から見た合金の要求特性 |
| 1.2 | 実用水素吸蔵合金の特性とその応用例 |
| 2 | メカニカルアロイング法による水素吸蔵合金の改質 |
| 2.1 | メカニカルアロイング法 |
| 2.2 | MA法で作製した水素吸蔵合金の開発例 |
| 3 | 風力・太陽光発電による水素製造および貯蔵システム |
| 3.1 | システム概要 |
| 3.2 | TiFe合金タンクとその水素貯蔵特性 |
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| 第4章 水素貯蔵用タンク、圧縮容器材料／水素貯蔵システム |
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| 第1節 | 水素脆化の機構と対策 |
| 1 | 水素の侵入と分子状水素の析出 |
| 2 | 脆性破壊 |
| 2.1 | 内圧理論 |
| 2.2 | 表面エネルギー低下理論と格子脆化理論 |
| 2.3 | 粒界破壊 |
| 3 | 水素による塑性変形の助長 |
| 4 | 水素による変形損傷の生成助長 |
| 5 | 水素脆性に及ぼす材料組織の影響 |
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| 第2節 | 水素貯蔵用タンク／容器材料／システム |
| (1) | 水素貯蔵システムに関するエネルギー業界からの課題と要求特性 |
| 1 | 水素の製造 |
| 1.1 | 多様な水素の製造方法 |
| 1.2 | 水素の出荷設備 |
| 2 | 水素ステーションへの配送 |
| 2.1 | エネルギー効率 |
| 2.2 | ローリー輸送の積載量 |
| 3 | 水素ステーション |
| 3.1 | オフサイトステーションとオンサイトステーション |
| 3.2 | 蓄圧器の役割 |
| 3.3 | 過昇温の防止 |
| (2) | 自動車メーカーからの水素貯蔵システムの課題と要求特性 |
| 1 | 日本のエネルギ戦略からみた燃料電池自動車の位置づけ |
| 2 | 燃料電池自動車の特徴と普及シナリオの考え方 |
| 3 | 水素貯蔵システムの課題 |
| 4 | 車載用水素貯蔵技術に関する新技術基準の検討 |
| (3) | 燃料電池自動車搭載圧縮水素容器ライナー用アルミニウム材料 |
| 1 | アルミニウム合金の耐水素脆化性評価 |
| 2 | アルミニウム合金中での水素の挙動 |
| 3 | 新例示基準に向けての取り組み |
| (4) | 車載等水素貯蔵システム |
| 1 | 水素貯蔵方法の比較 |
| 2 | 複合容器の現状 |
| 2.1 | 高圧容器の種類 |
| 2.2 | 高圧貯蔵システムの現状と課題 |
| 3 | 高圧容器（タイプ３）の性能向上策 |
| 3.1 | 体積効率の向上策 |
| 3.2 | 経済性の向上策 |
| 3.3 | 容器壁厚の決定要因 |
| 3.4 | アルミライナーの耐疲労性向上策 |
| 3.5 | 開発事例 |
| 3.5.1 | 仕様および評価項目 |
| 3.5.2 | 評価結果 |
| 3.5.3 | 性能向上 |
| 4 | ハイブリッド貯蔵タンクの開発状況 |
| 4.1 | ハイブリッド貯蔵タンクの概要 |
| 4.2 | 仕様および評価項目 |
| 4.3 | 結果 |
| (5) | 炭素繊維強化樹脂(CFRP)を用いた水素貯蔵用タンク |
| 1 | CFRP製水素ガス貯蔵用タンク |
| 2 | 粘土膜炭素繊維強化樹脂 |
| 2.1 | クレースト |
| 2.2 | 水素ガス透過試験 |
| 3 | 燃料電池車向け高圧水素ガス貯蔵用タンクへの応用 |
| 3.1 | 水素ガスバリア性能の要求 |
| 3.2 | (財)日本自動車研究所の水素ガス貯蔵用タンク透過試験 |
| 3.3 | クレースト複合化の効果と期待 |
| 4 | 小型の高圧水素ガス貯蔵用タンクの試作 |
| (6) | 有機ケミカルハイドライドによるグローバルな水素輸送 |
| 1 | 有機ケミカルハイドライド |
| 1.1 | 有機ケミカルハイドライド（OCH）法 |
| 1.2 | 各種水素輸送手段と水素貯蔵密度比較 |
| 1.3 | OCH法検討の歴史 |
| 2 | 水素化・脱水素反応 |
| 2.1 | 水素貯蔵反応 |
| 2.2 | 水素発生反応（脱水素反応） |
| 3 | 水素サプライチェーン構想 |
| 3.1 | グローバルな水素サプライチェーン構想 |
| 3.2 | ブラウン水素の製造 |
| 3.3 | グリーン水素の製造 |
| 3.4 | 原子力エネルギーの有効利用 |
| 4 | 水素社会実現に向けた今後の課題 |
| (7) | 有機ハイドライドを活用する水素貯蔵・輸送技術の新展開 |
| 1 | グリーン水素の製造と低炭素化プロセス |
| 2 | 水素を石油で運ぶ有機ハイドライド技術 |
| 3 | ウインド・ソーラー水素の大規模な有機ハイドライド大陸間海上輸送 |
| 4 | 有機ハイドライドを活用するグリーンディーゼル自動車・スーパーエコ船舶の開発 |
| 5 | 有機ハイドライド活用する「スマート水素グリッド構想」 |
| (8) | 水素エネルギー関連金属材料の水素脆化研究の基盤技術 |
| 1 | 水素添加 |
| 1.1 | 高圧水素チャージと電解水素チャージにおける水素存在状態比較 |
| 1.2 | 高圧水素チャージと電解水素チャージにおける水素量比較 |
| 1.3 | 各種高圧水素ガス環境を模擬する電解チャージ条件 |
| 1.4 | 各種温度における水素量 |
| 2 | 水素分析 |
| 2.1 | 水素量および水素放出温度プロファイルに及ぼす格子欠陥の影響 |
| 2.2 | 水素の存在状態分離 |
| 2.3 | 変形過程における水素の動的挙動 |
| 3 | 水素脆化感受性 |
| 3.1 | SSRT試験による水素脆化感受性 |
| 3.2 | 延性低下に及ぼす水素の役割 |
| (9) | ホウ素系水素貯蔵材料 |
| 1 | 錯体水素化物 |
| 2 | ホウ素系錯体水素化物による水素貯蔵 |
| 2.1 | 水素放出・再吸蔵特性 |
| 2.2 | 材料設計指針としての「電気陰性度」 |
| 2.3 | マイクロインジケーターとしての「μSR分析」 |
| 2.4 | 複合化 |
| (10) | アルミニウム水素化物による水素貯蔵 |
| 1 | アルミニウム水素化物の化学合成と脱水素化特性 |
| 1.1 | 化学合成条件の最適化 |
| 1.2 | 結晶構造と熱力学的安定性 |
| 1.3 | 表面改質と脱水素化特性 |
| 2 | アルミニウム水素化物の高圧合成と水素化特性 |
| 2.1 | アルミニウムと水素流体の直接反応によるAlH3合成 |
| 2.2 | エネルギー分散法により観察した水素化反応 |
| 2.3 | アルミニウムの水素化過程における結晶粒径変化 |
| (11) | 水素貯蔵材料MgH2の製造と応用 |
| 1 | MgH2の製造法 |
| 1.1 | MgH2の工業生産化 |
| 1.2 | 水素化マグネシウムタブレットの製作 |
| 2 | MgH2製造設備のスケールアップ |
| 3 | MgH2の加水分解による水素生成 |
| 4 | マグ水素リアクターの開発とその適用例 |
| 4.1 | マグ水素リアクターの開発 |
| 4.2 | 各種製品への適用例 |
| 5 | 生成物の再利用・再生 |
| 5.1 | MgO/Mg(OH)2の再利用 |
| 5.2 | Mg/MgH2への再生 |
| 6 | 今後の展開 |
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| 第5章 水素輸送・貯蔵における安全化技術・安全対策 |
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| 第1節 | 水素輸送・貯蔵におけるハンドリング技術 |
| 1 | 水素に関する事故事例 |
| 2 | 水素の性質 |
| 3 | 水素の安全な取り扱いの基本的考え |
| 4 | 水素の安全な取り扱いについて |
| 5 | 水素設備の操作方法の基本 |
| 6 | 取り扱いのノウハウ |
| 7 | 圧縮および液化水素輸送に係る技術 |
| 8 | 貯蔵 |
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| 第2節 | 水素輸送システムの安全化対策 |
| 1 | 水素供給の現状と水素需要量の推定 |
| 2 | C-FRP容器の技術の現状 |
| 3 | 高圧水素貯蔵用C-FRP容器の技術の内容 |
| 3.1 | C-FRP容器の種類と構造 |
| 3.2 | Type3 C-FRP複合容器の製造プロセス |
| 3.3 | 高圧水素輸送用C-FRP容器の要求性能 |
| 3.3.1 | 圧縮天然ガス自動車用C-FRP容器を高圧水素輸送用に適用するための留意点 |
| 3.3.2 | 容器材料の水素透過性 |
| 3.3.3 | 急速充てん時のガス温度挙動 |
| 3.3.4 | 容器材料の水素脆化 |
| 3.3.5 | 高圧水素輸送用C-FRP容器の要求性能 |
| 3.4 | 高圧水素輸送用C-FRP容器の適用例 |
| 4 | 高圧水素輸送用C-FRP容器の技術課題 |
| 4.1 | Type3容器のライナー材料の水素脆化 |
| 5 | 高圧水素輸送用C-FRP容器集合体（集合容器）の安全性検証 |
| 5.1 | 実機集合容器の横転試験 |
| 5.1.1 | 集合容器の製作 |
| 5.1.2 | 横転試験結果 |
| 5.2 | 実機集合容器の垂直衝撃試験 |
| 5.2.1 | 試験方法 |
| 5.2.2 | 試験結果 |
| 5.3 | 実機集合容器の水平衝撃負荷試験 |
| 5.3.1 | 試験方法 |
| 5.3.2 | 試験結果 |
| 5.4 | 実機集合容器の水平静的負荷試験 |
| 5.4.1 | 試験方法 |
| 5.4.2 | 衝撃負荷試験との比較 |
| 5.5 | 各種衝撃負荷試験の加速度の比較 |
| 6 | 高圧水素輸送用車両の関連法規の検証 |
| 6.1 | 関連法規 |
| 6.2 | 道路運送車両の保安基準 |
| 7 | 定置用蓄圧器へのC-FRP容器の適用 |
| 7.1 | 日本の蓄圧器の現状 |
| 7.2 | 日本の蓄圧器の課題 |
| 7.3 | 定置用蓄圧器の海外の状況 |
