論文・プレプリント

Jie Zhu, Yiwei Qiu, Yangjun Zeng +7

本論文は、オフグリッドの再生可能エネルギー由来水素製造システムにおける周波数安定性と水素生産量のトレードオフを解決するため、不均一な電解槽群を協調制御する生産スケジューリング最適化フレームワークを提案する。実際のシステムを用いたケーススタディでは、提案手法が風力発電やアンモニア発電機からの周波数調整予備力を大幅に代替し、年間純利益を平均28.96%向上させることを示した。

Theresa M. Stewart, Ali Mosleh, Narasi Sridhar +1

本論文は、カリフォルニアのエネルギーインフラの脱炭素化に向け、既存の天然ガスパイプラインに水素を混入した際の安全性と性能への影響を評価するためのシステムモデリング手法を提案する。約2マイルの配管と中央発電所を対象に、Hybrid Causal Logic法を用いてリスクを定量化。配管の疲労・破壊リスクはAPI 579レベル2評価に基づき、水素脆化の影響を回帰モデルで考慮。バルブなどの機器は過去の故障データと物理モデルを統合し、ベイジアン…

Yongchao Cheng, Ningbo Fan, Cong Chen +6

本論文は、アニオン交換膜水電解（AEMWE）向けにセリウム（Ce）を添加したアモルファスNiP合金触媒を提案。Ce添加により電子構造と結晶構造が最適化され、-1000 mA/cm²の電流密度を255 mVの過電圧で達成。さらに、断続運転下でも優れた安定性を示し、AEMWEセルに組み込んだ場合、1.79 Vの低セル電圧で1000 mA/cm²を達成し、200時間の安定運転を実現。

Fan Yang, Ze Geng, Yifan Deng

本論文は、PV-バッテリー-PEMマイクログリッドにおける水素製造効率向上と周波数安定性確保のための確率的エネルギー管理戦略を提案する。EA-MDPを用いて不確実性をモデル化し、二段階制御で最適効率を維持する。結果として、電解槽効率が14.3%向上し、水素製造量が12.5%増加し、周波数偏差は±0.05Hz以内に抑制された。

Aitor Beloki-Arrondo, Íñigo Ortega-Fernández, E. Andres +3

本論文は、MW級水素電解プラントの設計最適化ツールを開発し、産業加熱炉へのグリーン水素供給の技術経済性を評価。3つのプラント構成をシミュレーションし、電解槽の寿命延長によるLCOH低減の可能性を示した。

Shiqi Zhang, Ziang Jiao, Jiaxin Su +4

本論文は、再生可能エネルギー水素製造におけるトリプルアクティブブリッジ絶縁型DC-DC変換システムの出力電流リップルを低減する変調戦略を提案する。内外位相角の協調最適化に基づく手法により、動的条件下でも最小リップルを実現する。適応的パラメータ戦略を備えた改良差分進化アルゴリズムを用いて大域的最適化を行い、シミュレーションと実験で有効性を確認した。

Marwa M. M. Youssef, A. Maghraby, M. Abdel-Akher +1

本論文は、水素製造技術の最近の進展を環境および経済の観点からレビューする。再生可能エネルギーからのグリーン水素、化石燃料由来のブルー水素など多様な技術を比較し、脱炭素社会における水素の役割を考察する。

(著者不明)

本特集号は、水素バリューチェーン全体の最近の進展をまとめたものである。電解、光化学、熱化学、生物学的プロセスなどの革新的な製造方法や、貯蔵材料とシステムの進歩、燃料電池や産業プロセスへの応用を扱う。材料科学、化学、工学、政策にわたる学際的研究を重視し、技術、経済、環境、社会的側面を考察する。持続可能な水素ソリューションの展開加速に資する知見を提供する。

Fran Torbarina, Josip Dujmović, G. Vizentin +1

本レビューは、水素製造技術（熱化学、電気化学、生物学的方法）の現状を調査し、貯蔵技術（圧縮ガス、液化水素、固体貯蔵）の課題と進展を論じている。さらに、輸送、電力貯蔵、産業プロセスにおける水素の応用を検討し、特に海運セクターでの脱炭素化の可能性に焦点を当てている。高いコストやインフラ制約などの課題を指摘しつつ、水素を将来のエネルギーシステムの鍵として位置付けている。

Yuqiang Ma, Meng Li, Dandan Zhang +9

本研究は、水電解の酸素発生反応を酸化カップリング反応に置き換え、低電圧（0.96 V）で水素と高エネルギー材料DAATを同時生成する手法を提案。Pt単原子/ナノ粒子ハイブリッド触媒を用い、工業規模で300時間以上安定動作を達成。従来より35.8%の省エネルギーを実現し、グリーン水素製造の効率化に貢献する。

Joseph Sekhar Santhappan, Maria Rajesh Antony, Arun S. Gopinath

オマーンの下水処理施設（処理能力125,000 m3/日）からの汚泥ガス化と太陽光発電を組み合わせ、水電解で水素を生成するシステムをHOMER Proで最適化。370 kg/日の水素生成が可能で、コストは2.9～4.7 $/kg。最大バイオマス利用時のバイオパワー侵入率は60.4％。実用化にはさらなる研究が必要。

Xiuyu Yang, Xiangchen Zhu, Hao Zhang +2

本論文は、オフグリッドマイクログリッドにおいて水素エネルギーを効率的に利用するための柔軟性資源（蓄電池、ガスタービン、水素機器）の最適容量構成法を提案。二段階最適化モデルを用いて年間総コストと運用コストを最小化し、ケーススタディでコスト11.9%削減、CO2排出20.6%削減を実証した。

Ayodeji Stephen Adekanbi, Chima Stephen Okeke, James A. Carton

本論文は、低炭素水素（特にブルー水素）が発展途上国の公正なエネルギー転換に果たす役割を検討。グリーン水素の高コストとインフラ不足に対し、ブルー水素は既存の天然ガスインフラを活用できると指摘。政策的含意と今後の研究課題を提示する。

Omata David Omakoji, Gil Christ Zinsou, Afefa Mireille Akoumany

ナイジェリアのエネルギー転換計画（ETP）における水素生産目標の実現可能性を評価。豊富な再生可能エネルギーと天然ガス資源を活用する一方、政策の欠如や資金不足、技術コストの高さが課題。段階的戦略と政策枠組みの強化を提言。

Mario Pagliaro

本研究は、2026年にイタリアで始まる水素駆動船、グリーン水素パイプライン、グリーンアンモニア生産、電解槽ギガファクトリーなど、水素エネルギー技術の実証プロジェクトを紹介し、バイオエコノミー時代におけるイタリアの水素研究を分析する。政策立案者や研究者への教訓を導出。

Xin Zhou, Yaning Wang, Dongrui Zhang +10

本研究は、オフショア環境向けのモジュラー式グリーンアンモニア生産システムにおいて、電解槽の廃熱を利用した多段海水蒸留とアンモニア合成を統合する新プロセス（HR-SDEA）を提案する。従来のSDEAと比較して外部蒸気依存を40%削減し、アンモニア1トンあたりの温室効果ガス排出を11.58%削減、エネルギー消費を9.56%削減する。従来の石炭法と比較すると、炭素排出を87.68%、エネルギー消費を83.89%削減する。

Mounia Hda, Jihane Ikhmim, Youssef Ettoumi

本レビューはTCCMアプローチを用いてグリーン水素の競争力要因を分析。コスト低減だけでなく、規制の安定性、インフラ整備、イノベーション、資金調達が重要であることを示し、「競争力の三角形」を提唱。特に新興国における導入障壁と条件を体系的に整理。

Hong-Wen Wang, Liang-Ying Huang

本論文は、アルミニウム粉末と水の反応による水素製造と、再生可能エネルギーを用いた副生成物のアルミニウムへのリサイクルからなる閉ループシステムをレビューする。エネルギー密度は29.7 kJ/gと高く、常温動作で直接CO2排出ゼロだが、往復効率34.5-46.6%やパッシベーション層管理など課題も多い。季節間エネルギー貯蔵やオフグリッド用途に有望である。

Muhammad Anas Maqbool, Pablo Rosales, Md Jahir Rizvi +1

本研究は、英国の洋上風力発電（Hornsea）を利用したグリーン水素・アンモニア貯蔵の最適容量を決定する数学的モデルとGUIを開発した。需要シナリオやエネルギー効率などの変数を入力することで、貯蔵容量を算出し、洋上グリーンエネルギーインフラ計画に貢献する。

Youxin Chen, Kuan Zhang, Nian Liu

本論文は、電気-水素統合エネルギーシステム（EHES）に対して、再エネから水素を製造する際の効率-電力-時間特性を考慮し、電解槽の劣化モデルを導入したハイブリッド時間スケールの時系列生産シミュレーション手法を提案する。8760時間の運用を対象に、状態空間行列と適応的並列計算アルゴリズムを用いて高次元モデルを効率的に解き、経済性と系統親和性の向上を実証した。