産業革命を加速する水素エンジンの実用化に向けた進展

産総研グループは、株式会社豊田自動織機やAIRMANと共同で水素エンジンの技術開発を行い、その実用化に向けて大きな成果を上げました。特に、NOXの排出を抑えつつ出力を向上させた新たな技術は、産業機械における水素エンジンの利用を虎視眈々と実現させるものです。これまでの研究ダイナミクスや新たに生まれた技術の詳細に迫ってみましょう。

水素エンジンのメリットとは

水素エンジンは、燃焼時にほとんどCO2を排出しないため、特にフォークリフトやコンプレッサーといった高出力を必要とする産業機械でのカーボンニュートラル化が期待されています。

この水素エンジンは、内燃機関としての特性を持っとり、さらに既存のエンジンの生産ラインや整備ノウハウを活用できる可能性があるため、短期間での導入が期待されます。

技術的課題とその克服

水素エンジンの実用化には多くの課題があります。特に、NOXの排出を抑制することが重要です。これは燃焼場における高温により生成され、環境に悪影響を及ぼす可能性があるためです。また、異常燃焼のリスクもあるため、点火制御や吸排気の最適化が求められてきました。

研究の進展

産総研は、長年にわたり水素エンジンの研究に取り組んできました。2021年からは豊田自動織機との共同研究が始まり、2022年にはAIRMANも参加。LPガスを燃料とするベースエンジンを改造し、水素エンジンとしての実用化を目指しています。

開発成果

最近、燃焼に必要な空気量を調整することによりNOXの生成を抑制し、イグニッションコイルとスパークプラグの最適化によって異常燃焼を制御することに成功しました。これにより、既存のLPガスエンジンと同等の出力を確保しつつ、高効率な水素エンジンを開発することができました。

また、2025年のJapan Mobility Showにこの水素エンジンを搭載したコンプレッサーが展示される予定であり、期待が寄せられています。

社会的背景

脱炭素社会の実現に向け、CO2を全く排出しない水素の利用が求められている中、水素エンジンはその潜在能力を秘めています。水素を燃料とする内燃機関は、そのシンプルな構造とコストパフォーマンスの良さから、短期的な導入が期待されており、さらなる開発が必要とされています。

未来展望

産総研グループは、さらなる高出力化や異常燃焼対策、耐久性向上に向けた研究を進行中です。今後、カーボンニュートラル社会の構築に向け、物流や工場、工事現場など様々な場面で水素エンジンを搭載した効率的な動力源の社会実装を目指し尽力していく方針です。この流れは、産業界全体におけるカーボンニュートラル化の実現に大きく貢献するでしょう。