10/8 水電解水素製造技術の基礎と最新技術動向

敬愛技術士事務所　所長　森田 敬愛　氏
【専門】燃料電池、電極触媒、電気化学、表面処理

　「2050年カーボンニュートラル」を目指す中で、再生可能エネルギー由来で製造される「グリーン水素」は、エネルギー媒体としてはもちろん、様々な産業に必要不可欠な原材料としてますます重要となっていきます。本セミナーでは「グリーン水素」を製造する水電解技術について、水電解を理解するための基礎的な電気化学や、主に低温形の各種水電解法の基本および日・米・欧の技術開発動向などを解説していきます。

１．水電解を理解するための電気化学
　1-1 電気化学の基礎の基礎（電気化学の理解に必要な化学の基本事項）
　1-2 エネルギーの変換
　1-3 水電解の進み方
　1-4 電気化学測定の準備
　　(1)電極の電位を知るにはどうする？
　　(2)三電極式電解セル
　　(3)電気化学測定装置の構成と注意点
　　(4)水電解時の電位と電子の動き
　　(5)金属の電子伝導帯とフェルミレベル
　　(6)標準電極電位の表し方
　　(7)ネルンストの式
　　(8)水素標準電極
　　(9)水の電位窓
　　(10)電位-pH図
　　(11)各種金属の標準電極電位
　　(12)水電解の酸素発生反応における電子移動
　　(13)酸素還元反応における電子移動
　　(14)水素－酸素発生電位のpH依存性
　1-5 電気化学反応を支配する因子
　　(1)活性化エネルギー
　　(2)触媒の働き
　　(3)電流の表し方
　　(4)触媒活性と分極曲線
　　(5)電荷移動律速と物質移動律速
　　(6)Butler-Volmerの式とTafelの式
　1-6 基本的な電気化学測定法
　1-7 電気化学的手法以外の電極触媒評価法
　1-8 電気化学に関する教科書

２．水電解の基本　―各種水電解法の基本原理と研究開発動向―
　2-1 各種水電解法の概要
　2-2 水素製造電力原単位と電解効率
　2-3 各種水電解法の基本 
 　　(1)アルカリ水電解（AWE）
　　　　①概要
　　　　②過電圧の要因
　　　　③隔膜
　　　　④電極
　　　　⑤電解槽/システムメーカーに関するトピックス等
　　(2)プロトン交換膜形水電解（PEMWE）
　　　　①概要
　　　　②過電圧の要因
　　　　③電極触媒
　　　　④拡散層（PTL：Porous Transport Layer）
　　　　⑤膜
　　　　⑥高圧運転時の課題と対応策
　　　　⑦電解槽/システムメーカーに関するトピックス等
　　(3)アニオン交換膜形水電解（AEMWE）
　　　　①概要
　　　　②過電圧の要因
　　　　③電極触媒
　　　　④膜
　　　　⑤運転条件（電解液等）の課題
　　　　⑥電解槽/システムメーカーに関するトピックス等
　　(4)固体酸化物形水電解（SOEC）
　　　　①概要
　　　　②電解槽/システムメーカーに関するトピックス等

3.　水電解の最近の研究開発動向
　3-1 日本の動向（NEDOプロジェクト等）
　3-2 米国の動向（DOEプロジェクト等）
　3-3 欧州の動向（EUプロジェクト等）

4.　水電解の課題
　4-1 水電解水素の現状と将来
　4-2 PEM形水電解の課題～貴金属の視点より
　4-3 PFAS規制の動向
　4-4 NEDO技術開発ロードマップ
　4-5 水電解技術の今後の展望 

□質疑応答□

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