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再生可能エネルギー由来の電力で水素をつくる水電解では、装置の大型化と安全確保が普及の壁になってきた。日立製作所は2月25日、電力系統側の高い電圧を前提にした水素製造システムに向け、10キロボルト級に耐える絶縁配管技術を開発し、実証機での耐電圧試験に成功したと明らかにした。
高電圧水電解 絶縁配管技術
日立のニュースリリースによると、開発した配管は高電圧下でも水や水素ガスが混在する運用環境を想定し、絶縁破壊や漏えいなどの異常が起きないことを確認した。高電圧で水電解スタックを動かす構成では、電気が意図しない経路へ回り込まないようにしつつ、生成したガスや純水を通す配管が欠かせず、ここがシステムの要所になる。
背景には、水電解スタックが一般に低電圧・大電流で動きやすい一方、受電側は高電圧であることが多く、変圧や電力変換の設備が増えがちな事情がある。高電圧・小電流で扱えれば、機器構成の簡素化や省スペース化が見込めるが、ガス配管と高電圧が近接するため、材料設計と絶縁設計の難度が跳ね上がる。
多層樹脂構造 量産化への布石
Impress Watchの取材では、配管は多層樹脂構造とされ、水素のバリア層にEVOHを用い、耐食性を持つHDPEで囲み、外側をGFRPで補強する構成だという。要求されるのは絶縁性だけではなく、耐圧・耐熱、ガスバリア、腐食への強さで、従来の材料選定では両立が難しかった領域を狙った。
試験は80キロワットの水素製造実証機で行い、内部が高温になり圧力もかかる条件を模擬した。PR TIMESに掲載された同社資料では、今後は耐久性と長期信頼性の評価を進め、MW級以上のシステム実証を段階的に進める方針も示している。Yahoo!ファイナンスに配信されたウエルスアドバイザーの記事でも、国内外のパートナーと連携し、多様な設置場所での展開を視野に入れるとしている。
水電解の大規模化では、設備の面積と工事の難しさがコストを押し上げ、同時に安全対策が導入スピードを左右する。高電圧に対応した配管が実装段階に近づけば、電力設備と水素設備の境目にある設計制約を減らせる一方、量産時の品質ばらつきや検査手順、保守交換の標準化が新たな負担になる。社会実装は、技術そのものに加え、運用まで含めた設計の作り込みで決まる。
