水素

Hongbo Cui, Chengjie Chen, Xutong Lu +3

本総説は、光触媒による水素製造の高性能化と産業化に向けた最新戦略を包括的にまとめた。形態最適化、金属修飾、界面工学に加え、2D遷移金属炭化物やMOFなどの新規光触媒材料を紹介。100m2パネルアレイや複合放物線集光器を用いた大規模実証では、太陽光水素変換効率9%、海水分解で300時間の安定性を達成し、技術経済的な可能性を示した。

Nora Konstanse Remøy Pettersen, Ivana Jovanović, Z. H. Munim +1

本論文は、船舶の脱炭素に向けて水素とアンモニアを燃料とするシステムのライフサイクルコスト分析を実施。ノルウェーの短距離フェリーを対象に5つの推進構成を比較し、現状ではディーゼルが最も費用効率的だが、グリーン水素が約2.19€/kgまで下がれば競争力を持つことを示した。アンモニア燃料は現在のコストでは経済的に困難。

B. Abdullahi, Ndey Ann, Aurelia Ayamdor +1

本レビューは、水素製造における水分解技術（アルカリ水電解、PEM、AEM、SOEC、光触媒、光電気化学）と生物学的手法（生物光分解、発酵、ガス化、熱分解）を比較。電気分解法は大規模生産に最も有望で、再生可能エネルギーとの組み合わせが鍵。生物学的な方法は廃棄物由来の水素製造に適するが、技術的成熟度が低い。今後の低コスト化と安定性向上が重要。

Itumeleng Kohitlhetse, H. Chiririwa

水素ベース直接還元法（H-DRI）は、製鉄プロセスからのCO2排出を大幅に削減する手法として注目される。本稿は、動作原理、工業規模の試験結果、課題（緑色水素のコスト、インフラ、プロセス最適化）を包括的に分析。再生可能エネルギー由来の水素使用でCO2を最大90%削減可能であり、経済・環境・法的側面も検討。業界や政策立案者に実践的知見を提供する。

Zhipu Zhang, Shanshan Lu, Qisheng Yan +7

本研究は、原子精度で設計された白金ナノクラスター触媒を用いて、海水直接電解による水素生成の効率と安定性を向上させる手法を報告。触媒表面の配位子がナトリウム・カリウムイオンを濃縮し、界面pH勾配を形成することで、水素発生反応の促進と同時にマグネシウム・カルシウム沈殿や塩化物イオン腐食を抑制する。低白金担持量で500時間以上の安定動作を実現し、グリーン水素製造への応用が期待される。

Lilly Schulte, A. Reinicke, T. Echterhof +2

本論文は、電炉（EAF）の補助バーナーにおいて天然ガスを水素に置換することでCO2排出を最大27%削減できることを、実験・実機規模で実証した。50kWのパイロット試験と4MWの産業炉試験の結果、鋼材への水素吸収は検出されず、水素がEAFバーナーのドロップイン燃料として技術的に成立することを確認した。

Afef Bouazizi, Salah Jellali, I. Bekri-Abbes

この研究は、廃アルミ箔からグリーン水素とβ-アルミナ固体電解質を同時に製造する新規な加水分解-焼成プロセスを提案。廃棄物から97.5%の収率で水素を生成し、残渣からリチウムイオン電池用電解質材料を合成。循環型経済に貢献するゼロウェイストプロセス。

Jiaoshen Xu, Ge Qin, Chengcheng Zhang +4

高再生可能エネルギー比率下で原子力のピーク調整問題に対し、中国広東省2035年の電力システムをケースに、AEL水素製造を組み合わせた経済性分析を実施。柔軟なピークシェービングモードにより水素製造用余剰電力が約30%増加し、50-100MWの水素製造能力で投資回収期間は約6年と試算された。原子力水素製造の経済的実現可能性を示す。

Xuewei Zhang, Wei Zhou, Xiaoxiao Meng +7

本稿は、再生可能エネルギー駆動のパルス動的電解法（PDE）による水電解水素製造のメカニズム、利点、課題を包括的にレビュー。周波数やデューティ比などのパラメータと水素発生反応の性能相関を解明し、エネルギー移動・電極寿命延長・微小環境制御の観点からPDEの優位性を整理。今後の産業応用への展望と課題を示す。

Dong Zhang, Hao Fu, Chengang Pei +9

独自のRe3P4/ReS2オーミックコンタクトヘテロ構造を開発し、広いpH範囲で低過電圧と長期間安定性を達成。理論計算により界面電荷再分布が反応中間体の吸着エネルギーを最適化することを解明。AEMWEで工業電流密度下500時間の安定動作を実証。

E. B. Agyekum, Murad Irshied Al-Maaitah, Farhan Lafta Rashid +2

本研究は、2000年から2025年における超音波支援水素製造に関する研究の進化をScopusデータベースを用いて計量書誌学的にレビューした。キーワードマッピングにより、水素発生反応の最大化と先端材料（g-C3N4、TiO2、量子ドットなど）の利用が中心テーマであることが示された。また、圧電触媒、バイオ水素、超音波前処理などの新興テーマが持続可能で統合的なプロセスへの移行を示唆している。中国が研究をリードし、実用化志向のハイブリッドシステ…

N. H. Fayez, M. Qenawy, H. M. Mustafa +3

本研究は、湿式電解槽を用いたHHOガス製造の効率最大化を目的とし、電極面積やプレート構成、KOH濃度などの設計・運転パラメータを系統的に調査。4種類の構成を比較し、最適設計（Delta）ではHHO流量3.4 L/min、エネルギー消費3.1 kWh/m³、システム効率59.74%を達成。電極幾何形状と電解質管理が効率向上の鍵であることを実証した。

W. Vielma, M. Trujillo, E. Escobar-Burnham

本稿は、水素輸送の技術的・経済的課題を分析し、集中型と分散型の生産方式を比較。現在の液体水素輸送コストは天然ガスの4～5倍だが、分散型生産（工場近接）が重工業の脱炭素に有望。コスト目標2～3ドル/kg達成には分散型インフラへの投資が必要と指摘。2030年頃のグローバル水素経済の展望を示す。

Liyong Sun, Zhe Du, Yangyang Ge +3

本研究は、仮想発電所（VPP）の経済性と柔軟性を向上させるため、水素貯蔵システムを従来のバッテリーに代替する手法を提案。アルカリ電解槽の広範囲電力適応モデルやモデル予測制御（MPC）に基づく2段階最適化により、システム全体の運用コストを約35.15%削減、再生可能エネルギー消費率を88.41%に向上させた。また、余熱利用や酸素販売で更なる収益向上を実現している。

Ning Wang, Weihao Niu, Teng Zhang

再生可能エネルギーの変動が電解槽の動作や寿命に与える影響を軽減するため、ALK形とPEM形電解槽の動的特性と寿命劣化を考慮した統合エネルギーシステムの最適運用手法を提案。線形化により混合整数線形計画問題として求解し、運用コスト削減とPEM電解槽の実寿命を定格比12.17%延長する効果を確認。

Johannes Muntschick

本論文は、EUのグリーン水素政策における南アフリカとの協力が、安全保障の枠組みで語られる側面を、理論とメディア分析から解明する。欧州ではロシア侵攻後のエネルギー安全保障として水素協力を位置付ける一方、南アフリカは開発・経済枠組みで捉え、時に植民地主義的と批判する。この認識の非対称性が、グリーン水素の国際協力に影響を与える可能性を示唆する。

Q. Ha, Chen-Hao Yeh, Dong‐Hau Kuo

再生可能エネルギー由来の水電解によるグリーン水素製造は、持続可能な代替燃料として重要である。本研究では、NiFeV/Ni3Fe二層触媒を開発し、室温において500および1000 mA/cm2でそれぞれ72.1%および70%のエネルギー効率を達成した。このセルは1000 mA/cm2で1.8 Vの低電位で動作し、エネルギー消費量は4.264 kWh/Nm3となり、IRENAの2050年目標に近づいた。in situラマン分光により、OER…

K. Saitow

本論文は、遊星ボールミルを用いたメカノケミストリーにより、持続可能な化学プロセスを実現する手法を提案。高エネルギー衝突により局所的な超高温・高圧場を生成し、室温での水分解による水素製造や、二酸化炭素を排出しない熱化学水素製造サイクルを実証。また、二酸化チタンの光触媒活性向上や、ハロゲン・フッ素フリーのアルコキシシラン合成など、グリーンケミストリーへの応用可能性を示す。

F. Kanwal, M. Asif, A. Tabassum +8

本論文は、電気分解により生成された水素をメタノールやアンモニアとして貯蔵する技術に焦点を当てている。水素のキャリアとしての可能性を探り、製造から貯蔵までの統合的アプローチを提案する。

Shailendra Yadav, Farrukh Khalid

本研究は、竹粉廃棄物を原料とした熱電気化学的プロセスによる水素製造について、太陽光発電と産業用グリッド電源の2つのエネルギー供給シナリオで技術経済分析とライフサイクル評価を実施。その結果、太陽光ベースのシステムでは水素製造コスト1.68ドル/kg、地球温暖化係数2.35kg CO2当量/kg水素と、グリッドベースに比べ優位性を示した。また、ガス化プロセスとの比較でも経済性・環境性の良さを確認。