論文・プレプリント

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。

Cancheng Qiu, Zhong Wen, Guofeng He +2

本論文は、風力・太陽光・蓄電池・水素貯蔵を統合したシステムの最適容量設計を提案。電解槽の効率特性と起動動特性を考慮したMILPモデルを構築し、中国北西部のデータを用いて実証。再生可能エネルギー利用率96.7％、蓄電池7 MWh、水素タンク3500 kgの結果を得た。時間帯別電力料金と水素販売による収益性向上も示唆。

Yuqing Wang, Qian Liu, Jiayi Yu +2

本論文は、石炭火力とCCS、再生可能エネルギーを統合したエネルギー生産ユニット（IEPU）において、Power-to-X（P2X）技術ルートを技術経済的に最適選定するフレームワークを提案。アルカリ電解＋メタン合成が最適とされるが、電力・炭素価格変動に収益性が敏感であり、リスク管理の重要性を示す。

Issa Zaiter, Andrei Sleptchenko, Ahmad Mayyas +2

本論文は、水素をエネルギー貯蔵および産業用燃料として統合する電力システムの最適化モデルを開発した。UAEの2030年目標に対して太陽光、風力、原子力、天然ガスを組み合わせ、コスト最小化を実現した結果、水素の経済的有効性が確認された。炭素税やガス価格変動への脆弱性も明らかにされた。

Ying Feng, Zhonghui Gao, Yanqin Liang +5

本研究は、電気化学的脱合金法で調製したナノ多孔質CrドープCo2P触媒が、アルカリ条件下での水素発生反応（HER）に優れた性能を示すことを報告。10 mA cm⁻²で50 mVの過電圧と、500 mA cm⁻²の大電流密度でも安定性を実証。Crドープによる電子状態の変化が水分解を促進し、効率的な水素生成を可能にする。

A. Palacios, G. Miranda‐Flores, Érika Palacios-Rosas +3

本論文は水素貯蔵・輸送の技術的課題、進展、安全対策を包括的にレビューする。物理化学的特性に起因する困難を指摘し、産業分野への影響と今後の機会を考察する。

Xiaoyi Li, Qing Long, Minwen Jiang +10

本論文は、閉じ込め構造と二種の微生物を組み合わせた工学的ハイドロゲルを用いて、高効率な水素生産を実現する方法を提案している。微生物の相互作用と構造制御により、水素生成速度と収率が向上する可能性がある。水素はカーボンニュートラル社会に向けた重要なエネルギー源であり、この技術はバイオ水素生産の新たなアプローチを示している。

Krishnaja Maturi, Siva Ramakrishna Madeti, Sanjana Sinha +3

本レビューは、ナノテクノロジー、微生物工学、循環経済原則を統合したバイオ水素生産システムの最新動向を体系的に分析。農業残渣や都市固形廃棄物などの再生可能原料の活用、CRISPR-Cas9を用いた合成生物学アプローチ、ナノ金属触媒による変換効率向上など、革新的技術を総括し、バイオ水素が持続可能エネルギー移行と循環型バイオ経済の中核技術になり得ることを示す。

F. Ma, Lingyu Gao, Huanhuan Guo +4

NiCo2O4ナノニードル触媒を用いたグリセロールの選択的電気酸化により、低電位でギ酸カリウムと水素を効率的に共生成する手法を開発。産業規模の電解システムで500mA/cm²の安定運転を達成し、水分解と比較してセル電圧551mV、消費エネルギー1.59kWh/Nm³低減。技術経済分析で収益性を示し、化学製品収益で水素製造を支えるモデルの実現可能性を実証。

Mengwen Cao, Haiyan Yang, Zhiqiang Jiang +3

本研究では、CdMoO4上にCdSをin situ成長させたCdS@CdMoO4複合材料を合成し、光触媒水素生成性能を評価した。CdMoO4は電荷分離を促進し、キャリア寿命を延ばすため、複合材料は純CdSの53倍以上となる25.07 mmol·g⁻¹·h⁻¹の水素生成速度を示した。この向上は、活性サイトの多さとCdS/CdMoO4間の段階的バンド構造による電子移動効率の向上に起因する。

Mingguang Yi, Tong-Kai Zhang, Hong Dai +10

本論文は、光刺激下でのナノ機能化クロレラ細胞を用いた生物学的水素生成について検討している。再生可能な水素製造経路の可能性を示すが、実用化には課題が残る。

Yuhao Liu, Tao Chen, Aijun Li

本研究は、溶融塩を用いた低温（300℃）熱化学変換によるモウソウチクからのグリーンメタノール製造プロセスを評価。再生可能電力とバイオマス乾留を組み合わせたシナリオが最適で、正味現在価値4,410万元、温暖化係数71.88%削減（従来比）を示した。電力源が支配的要因であり、系統電力では経済性・環境性共に劣る。

Batuhan Senol, J. Meiers, G. Frey

本論文は、水素を熱電併給（CHP）システムに統合する可能性を探り、ドイツ・ザールラント州を事例に分析する。H2対応技術（燃焼エンジン、ガスタービン、燃料電池）を概観し、Pythonベースの技術経済最適化モデルを開発。高コストや市場設計の制約を指摘しつつ、産業集積やクロスボーダーインフラを活用した戦略的展開の可能性を提示する。

F. Eckl, A. Moita, T. Sousa +1

本論文は、水素直接還元と電気アーク炉を組み合わせた製鋼プロセスのエネルギー、エクセルギー、環境性能を評価。87%スクラップ・13%還元鉄の混合条件で、システム全体の資源効率は78.1%と従来の高炉法の2倍以上。温室効果ガス排出量は再生可能エネルギー利用時に94%以上削減可能としつつ、電解槽効率と再生可能電力の利用可能性が課題と指摘。

Patrick R. O’Rourke, M. Knotek, Jae Edmonds +5

従来の水素利用研究は地質学的に生成される水素（gH2）を考慮していなかった。本論文では、gH2が低コスト（1$/kg）で豊富に存在する場合、水素の利用が発電など多様な分野に拡大する可能性を示す。一方、コストが人工水素に近づくと利用は急速に減少する。

Muhammad Anas Maqbool, Md Jahir Rizvi, Y. Lee +1

本レビューは、グリーン水素とグリーンアンモニアの貯蔵技術について、安全性、効率性、コスト面から批判的に検討。文献計量分析とSWOT、多基準評価を組み合わせ、両者の優位性を比較。技術的課題と将来の研究優先事項を特定している。

Paola Andrea Acevedo Pabón, T. C. Herrera-Rodríguez, Á. González-Delgado

コロンビアの紛争後農村地域において、パーム油の廃棄物（房だか）からの水素製造を技術・環境・経済の観点から評価。大規模プラント（ボリーバル）では高い変換効率と経済的実行可能性を示し、GHG排出量は2.47 kg CO2 eq/kg H2と化石由来水素より大幅に低かった。一方、小規模プラント（サンタンデール）は経済的に非現実的であった。原料組成とプロセス収率の非線形関係が技術的課題として確認された。

Jayant C. Thorat, Sonali V. Dhamal, Priyanka V. Dudheinamdar

本レビューは水素燃料電池技術の現状を概説し、輸送・定置発電・産業分野での脱炭素への可能性と課題（コスト、インフラ、水素製造の化石燃料依存）を分析。技術革新と政策支援による普及拡大の見通しを示す。

R. Jasiński, D. Michalak, Aleksander Ludwiczak +2

本レビューは、水素が運輸部門の脱炭素化において重要な役割を果たすことを包括的に検討。道路、鉄道、海運、航空各分野での技術・インフラ・政策動向を分析し、特に大型・長距離輸送での競争力向上を示す。欧州水素戦略などの国際政策の重要性を強調し、2050年までに運輸エネルギー需要の25%を水素が担う可能性を指摘する。

A. Llamazares, S. Martín-Arroyo, A. Bestué Coarasa +1

本研究は、再生可能エネルギー（PVと風力）をベースとした500 kWのオフグリッドハイブリッドシステムを設計し、グリーン水素を製造する。バッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）を導入して系統安定性を向上させ、電解槽の負荷制御と劣化抑制の2つの制御戦略を評価した。