日企降低“绿氢”制造设备成本有成果

东芝的技术将固体高分子型电极所需的稀有金属铱的使用量减少到1/10，而且可保持制氢效率和耐久性。东丽将电解质膜的材料由氟类改为碳氢类，提高制氢效率，并将强度提高至4倍。松下则从碱水电解寻找出路……

日本企业在使用可再生能源制造“绿氢”的设备的低成本化方面取得了成果。东芝把使用水和电来制氢的“水电解设备”的核心零部件的昂贵稀有金属使用量减少到了十分之一。东丽开发出可提高制氢效率的零部件，准备迎接2020年代中期到来的普及期。

为了实现不排放二氧化碳的脱碳社会，氢的制造设备备受期待。氢与化石燃料不同，燃烧时不产生二氧化碳。绿氢是利用光伏电池和风力发电等可再生能源电力对水进行分解而得来的。

制造绿氢所需的水电解设备的核心零部件采用以两个电极夹住电解质的结构。东芝开发出了一种技术，将电解质为固体的“固体高分子型”电极所需要的稀有金属“铱”的使用量减少到十分之一，而且可保持制氢效率和耐久性。

铱的全球年产量只有约10吨，而需求预计会随着水电解设备的普及而增加，铱的价格上涨到了黄金的2.5倍。

日本政府提出了到2030年把氢的供应成本从目前的每立方米100日元降至30日元、2050年降至20日元（与化石燃料同等）的目标。要实现这一目标，需要在提高制氢效率的同时，降低设备成本。

东芝改进了用水生成氢气和氧气时的催化剂氧化铱的电极加工技术。在催化剂的层与层之间留出微小缝隙，使催化剂的反应更有效率，从而减少了铱的使用量。

设备制造成本容易被转嫁到氢的销售价格上，因此如果换成廉价的零部件，也会有助于降低氢的价格。东芝能源系统的氢能总工程师佐藤纯一表示，“已经建立了只要客户要求就可以立即实现实用化的体制”。

水电解设备将从2025年前后开始全面实现实用化。原因在于，随着世界各国引入更多的可再生能源，使用剩余电力来制氢的需求将会高涨。国际能源署（IEA）的统计显示，截止到2022年，累计装机量为1吉瓦左右，到2030年，预计将扩大到约134吉瓦，相当于目前日本发电设备容量的约40％。

东丽生产固体高分子型核心零部件，该公司的常务顾问出口雄吉充满干劲地表示“不会错过今后崛起的市场”。东丽正在2015年收购的从事制氢设备业务的德国子公司生产零部件。

为了应对今后扩大的需求，东丽自主开发了性能更高的电解质膜。通过将电解质膜的材料由原来的氟类改为碳氢类，提高了制氢效率，并将强度提高到了4倍。

如果能改善制造效率，制氢成本也会降低。电极使用铱，东丽与关注膜的高附加值的德国西门子能源等共同推进验证膜的性能。将从2025年左右开始，把新开发的膜配备在产品上。

与从事固体高分子型部件的东芝和东丽不同，松下控股从“碱水电解”寻找出路。这是一种使用碱性水溶液作为电解质的类型，不使用高价的金属，易于降低成本。

松下控股将低价的镍和铁减小到纳米尺寸制造催化剂，提高了制氢效率。今后，碱水型的制氢效率有可能超过固体高分子型。

为了能在2025年进行实证，松下控股正与水电解设备厂商进行洽谈。松下控股材料应用技术中心3部部长可儿幸宗表示，“欧洲有实现氢社会的势头。希望与日本国内外的水电解设备厂商洽谈，以尽快普及开发的零部件”。

不过，碱水型还有需要解决的课题，即与可再生能源连接使用时耐用性逊色于固体高分子型。可儿幸宗认为，“或许可以根据用途，与固体高分子型区分使用”。

效率更高的新一代制氢设备也在推进开发。比如固体氧化物型（SOEC），不用液态水而用摄氏600~800度的高温水蒸气制备氢气。

水在高温下会更容易分解，效率比原来高1~2成。大型汽车部件企业电装2023年初宣布开发固体氧化物型。在制氢的水电解设备全面普及之前，为了在世界上掌握主导权而进行的开发竞争将持续。

欧洲厂商领先，日本需要培育国内市场

日本政府4月提出了日本企业的设备和核心部件要达到2030年世界水电解引进量的约1成（15吉瓦）的份额目标。核心部件包括电解质膜和催化剂。

日本国内部分厂商的相关人员对这一目标表示担忧称，“提出数字是不够的，日本国内缺乏使用氢气的氛围，这样下去很难实现”。

大规模引进设备的是风能和太阳能普及、可再生能源发电成本低的欧洲等地。

在设备开发及商业化方面走在前列的也是欧洲厂商，比如固体高分子型设备厂商德国西门子能源、从事碱水电解的德国ThyssenKrupp Nucera等企业，致力于增强生产设备及装置大型化。此外，以从事可再生能源的企业等为主，通过水电解制氢的大规模项目也在推进。

另一方面，日本国内在扩大引进可再生能源方面缺乏进展，设备买家很少。多家日本厂商从事水电解设备开发，但国内需求弱，影响相关产业的培育。

日本政府正在考虑制定相关制度，激活国内引进氢。有识之士会议正在讨论补贴氢与现有化石燃料的单位热量价格差、以减少氢销售业务风险的机制。日本经济产业省表示，将参考欧洲的制度，“在今后1~2年内明确规划”。

日本将在进口氢的同时，探索在适宜可再生能源的地方制备绿氢。当前正在山梨县及北海道等地推进绿氢制造计划。这需要培育日本国内市场和相关产业的战略。