論文・プレプリント

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。

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。

Qiang Ji, Lin Cheng, Kaidi Huang +3

本研究は、ゼロカーボン水素冶金システム(ZCHMS)における需要応答(DR)ポテンシャルを評価する枠組みを提案。シャフト炉を柔軟負荷としてモデル化し、DRにより操業コストを6.6%削減可能であることを示した。これにより、製鉄プロセスと電力系統の連携強化が期待される。

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。