燃料電池車の普及後押し

低コスト化や新しい製品化の動き広がる

 鉄鋼大手が水素ステーションの低コスト化へ素材・機器の開発を着々と進めている。例えば、新日鉄住金は水素配管用に開発した鋼材を計器やバルブなどの素材にまで広げ、配管システム全体を小型化する提案を始めた。16日には経済産業省が水素・燃料電池戦略ロードマップを改訂し、2020年代後半に水素ステーション整備・運営を自立化させる目標を掲げた。鉄鋼大手も鋼材や主要機器の改良、機能向上などでその一端を担う構えだ

<鋼材30%削減>

新日鉄住金は既存のステンレスの約2倍の強度を持ち、水素脆化にも強いステンレス鋼「HRX19」の適用範囲を拡大中フジキン(大阪市北区)や長野計器、ユタカ(東京都大田区)と共同で減圧弁や圧力センサーなどと一体化した配管システムを構築した。同時に、溶接しやすい特性も生かし、継ぎ手をネジ式から溶接に変更した

その結果、同じ機能の配管システムと比べ、長さを約20%、高さを約45%、鋼材量では約30%削減することに成功した強度が高い分、配管だけでなく関連機器も小型化できることが明らかに逆止弁は内容積を3分の1まで削減した。また、溶接の活用でネジ式の継ぎ手も7カ所から3カ所に減らした。これにより、メンテナンス作業が大幅に楽になるとアピールする

以前は強度が高い分、配管の肉厚を約40%薄くできる利点を訴求してきたが、「単なる配管の置き換えだけではメリットが少ない。関連部材をつくり、溶接して初めてメリットが出る」(特殊管営業部プラント鋼管室の古口宗樹主査)としてシステム提案を強化。

鋼材の供給形態も丸棒や薄板・厚板、さらには切削加工や溶接を省ける熱間押出工法による形鋼も加えた。「使用部材が増え、総合的なコスト削減効果も分かってきた」(同)ことで、より詳細なコスト提案も可能になってきたという。

<難点は配管の仕様が多岐にわたること>

現時点では岩谷産業や東京ガスなどのステーションを中心に、全体の約半分の施設に採用された。特に「東ガスのステーションの高圧配管ではほぼ100%のシェア」を獲得している

ただ、課題は配管の仕様が多岐にわたるため、「一品一様になり、コストがどうしても高くなってしまう」こと。同じ外径の配管でも水素の圧力や流量の微妙な違いによって、肉厚の要求がすべて異なるという

政府のロードマップ目標実現へ、新日鉄住金も関連機器メーカーと省サイズ化で貢献しようとしているが、当然限界はある。「早く配管のレギュレーションを統一してほしい」と行政などに強く訴えている

模擬水素ステーションで開発スピード上げる

 「ユーザーの水素ステーションを観察していては開発が間に合わない。加速試験を行えるのも大きい」。神戸製鋼所営業企画部水素・燃料電池推進プロジェクトの三浦真一主任部員は、社内に新設する「水素ステーション総合テストセンター」の意義を力説する。

水素圧縮機など主要機器ユニットを製造する同社は、高砂製作所(兵庫県高砂市)内に模擬の水素ステーションを置き、主に「実環境の中で負荷試験を行い、圧縮機の中心部品などの耐久性を調べる」(三浦主任部員)予定だ

当面は燃料電池車の台数が少なく、商用ステーションの稼働率も低くならざるを得ない。耐久性などをより長期的に観測し、コスト削減にもつなげるには自前の模擬装置が欠かせないという。

さらに、複数の企業・団体で組織する技術研究組合の実証用ステーションが相次いで商用化されたため、簡単に利用できなくなったこともある。「メンテナンスの訓練も必要。ユーザーの装置ではできないこともある」(同)として模擬ステーションを幅広く有効活用する方針だ。

<鋼製ライナーと炭素繊維の複合蓄圧容器を試作>

 一方、JFEスチールは鋼製ライナー(容器の内側部)と炭素繊維の複合蓄圧容器の試作品を、第1弾の容量3リットルから一気に40リットルに引き上げた。2018年の市場投入に向け、さらに一歩踏み出した格好だ。

比較的安価な低合金鋼のシームレス鋼管に三菱レイヨンの炭素繊維を巻き付けて強度を出す。その厚さは5ミリメートル程度で、下側のライナーが透けて見えるほど薄い。

「(すでに実用化されている)アルミニウム合金ライナーに比べると、5分の1くらいで済む」(スチール研究所の長尾彰英主任研究員)ため、高価な炭素繊維の使用量を減らせ、コストを大幅に削減できる。「次のターゲットは容量100―200リットル」(同)と、2年後の実用化を見据える

<日本仕様の技術を磨く>

また、新日鉄住金エンジニアリングの100%子会社、日鉄住金パイプライン&エンジニアリング(東京都品川区)は東京・潮見に初の商用ステーションを建設した。2年前に提携した米エアープロダクツの技術を導入しており、将来の規制緩和を見据え、米国で実用化されているセルフ式ディスペンサーの国産化も検討している

政府の水素・燃料電池戦略ロードマップでは、25年ごろまでにステーションの整備・運用費を欧米並みまで下げることが掲げられた。「規制の違いで米国からそのまま持ってこられない」(岡本隆志水素ステーション推進室長)こともあり、日本仕様に合わせる技術を磨いていく。

日刊工業新聞・第ニ産業部・大橋修

ニュースイッチ 2016.03.19

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