New Energies, new possibilities

三菱重工業は高砂製作所（兵庫県高砂市）の「高砂水素パーク」で、中型ガスタービン（出力4万キロワット級）による水素100％専焼と、水素を精製する固体酸化物形セル（SOEC）の実証を3月末から始める。今秋には最新鋭の大型ガスタービン（同45万キロワット級）でも水素50％の混焼を実証する予定。2030年に100％専焼の実用化を目指す。（いわき・駒橋徐）

【写真】三菱重工が実証する大型ガスタービン

高砂製作所は中・大型ガスタービンを製造する。機能や長期信頼性を確認する実証拠点を備え、20年に実証設備複合サイクル発電所（第二T地点）が稼働。タービン入り口温度1650度CのJAC形ガスタービン（同45万キロワット級）の実証を進めている。 この発電実証設備と水素の製造・貯蔵・供給が一体化した高砂水素パークが23年に本格稼働し、水素の100％専焼に向け、まず同4万キロワット級ガスタービンで実証する。 燃焼器はドライ式低窒素酸化物（NOx）技術のマルチクラスター器を開発、初めて導入する。200以上の微細孔から空気と水素を吹き出し、短距離で混合燃焼する。水素の30％混焼では23年末に、大型ガスタービンを予混合燃焼器で実証した。予混合ノズルで燃料と空気を混合燃焼するドライ式は、水素の燃焼速度が速く、火炎が逆火する課題がある。このため三菱重工は予混合燃焼では水素混焼は50％程度までとみている。 中型ガスタービンで初の水素100％専焼の実証は、マルチクラスター燃焼器を採用する。大型ガスタービンでは今秋にもまず水素50％混焼を予混合燃焼器で実証する計画。「100％専焼は25年度以降にマルチクラスター燃焼器が開発完了し、30年までに実用化する」（田中克則シニアフェローエナジードメインGTCC事業部副事業部長兼高砂製作所長）とする。 また日立工場勝田地区（茨城県ひたちなか市）のアンモニア燃焼試験設備で中型ガスタービンの直接燃焼方式を開発。高濃度燃焼・希薄燃焼の2段燃焼で23年に専焼を実現した。現在、実機による実証に向けサイトを検討中。アンモニアから水素を分離し燃焼する方式は30年以降に大型ガスタービンで実用化を目指す。 高砂水素パークでは4方式の水素製造装置も実証する。アルカリ水電解装置は海外からの導入技術で実用化。長崎カーボンニュートラルパーク（長崎市）で開発するSOECは、大型の400キロワット装置で3月末から実証に入る。アニオン交換膜（AEM）水電解は、イオンを通しやすい膜を採用した小型装置を導入する予定。このほかメタンの熱分解を通じた水素製造（ターコイズ水素）にも取り組む。天然ガスの熱で水素と固体炭素に分解し、水素を利用する。自社開発の実証機を水素パークに設置し、26年の実装を目指す。 水素パークでは製造した水素を3万9000立方メートル貯蔵しているが、大型ガスタービン発電での水素混焼率引き上げに伴って水素供給量が増えるため、今秋には貯蔵量を3倍に拡大する。「カーボンニュートラル（温室効果ガス排出量実質ゼロ）を実現する最先端技術実証基地として、水素製造、貯蔵、燃焼技術のトータルで性能、コスト面も含め進化させていく」（田中所長）方針。国内外の市場に水素、アンモニア燃焼の中・大型ガスタービン発電機の展開を狙う。

水素100％専焼、三菱重工が実用化へ実証 (ニュースイッチ) - Yahoo!ニュース

日立造船の全固体電池は国際宇宙ステーションの「きぼう」でも実証実験が重ねられてきた。今後はさまざまな用途に期待されている（イメージ写真：kawayasu/PIXTA）

日立造船（7004）は2月末、半導体製造装置メーカーが同社の全固体電池を採用、同社にとって初の商業ベースでの受注となった、と発表した。 半導体製造工程では真空状態での作業が伴うが、同電池は真空中での充放電が可能であるなど使用可能環境に柔軟性があり、今後も半導体製造装置メーカーからの継続的な受注が期待できるという。 日立造船は全固体電池で実績がある。2021年3月に、当時として世界最大級となる容量1000ミリアンペア時の全固体電池を開発。一躍、全固体電池関連銘柄として注目されるようになった。 さらに、2023年3月にはその5倍、5000ミリアンペア時の試作品を発表している。同社製の全固体電池の特徴である広い動作温度範囲や優れた耐環境性により、人工衛星や産業機械などでの採用を見込んでいる。 2022年3月に開始した宇宙航空研究開発機構（JAXA）との共同研究では、国際宇宙ステーションを構成する「きぼう」日本実験棟の船外実験プラットフォームに設置された「船外小型ペイロード支援装置（SPySE）」に、日立造船の全固体電池を基にした軌道上実証装置を取り付け、世界で初めて宇宙曝露空間での充放電を確認するとともに、1年以上にわたる充放電サイクル運用を達成している。

EVだけじゃない多用途が魅力の「全固体電池」関連10銘柄（会社四季報オンライン） - Yahoo!ニュース

NEW YORK & TOKYO & DUSSELDORF, Germany, December 06, 2023--(BUSINESS WIRE)--Japanese diversified global manufacturer Asahi Kasei has made an investment in Ionomr Innovations Inc., a Canadian startup that manufactures anion exchange membrane (AEM). Ionomr’s high-performance, durable, next-generation membrane has the potential to be transformative for the cost-efficient and scalable production of green hydrogen by electrolysis using renewable energy.

This press release features multimedia. View the full release here: Countries around the world consider the large-scale production of green hydrogen as a key to achieving a zero-emission society in the coming decades. As a one-stop solution provider of scalable alkaline-water electrolyzers and other components for hydrogen production, Asahi Kasei is taking an important step forward in its hydrogen business by investing in Canadian startup Ionomr Innovations. Founded in 2018, Ionomr specializes in the development and sale of next-generation membranes for use in electrolyzers and other applications. Ionomr’s anion exchange membrane (AEM) allows electrolysis without the need for precious metals as catalyst, allowing for easy scalability with reduced costs, while featuring outstanding durability and performance.

Sharing expertise and contributing to the next-generation membrane

In 2010, Asahi Kasei began developing an alkaline water electrolyzer for hydrogen production leveraging its decades of experience in membrane-process electrolysis, and has been participating in several projects globally. As part of a NEDO project,1 Asahi Kasei supplied a 10 MW-scale alkaline water electrolyzer to the Fukushima Hydrogen Energy Research Field (FH2R)2 and has been operating it since 2020. The company is accelerating its development and demonstration activities toward commercialization in 2025.

By sharing its unmatched expertise in the field of membrane technology with Ionomr, Asahi Kasei expects to help further raise the performance of Ionomr’s AEM products. "This investment enables us to team up with a leading expert for a membrane technology that could be a game changer for the production of green hydrogen in terms of cost-effectiveness and scalability. At the same time, we can share our long-term expertise in manufacturing and operating large-scale electrolyzers," says Masami Takenaka, Lead Executive Officer of Asahi Kasei and Senior General Manager of Corporate Research & Development.

"We are delighted to welcome Asahi Kasei as a financial partner," said Bill Haberlin, CEO of Ionomr Innovations. "The support and endorsement of a lead electrolyser manufacturer underscores the potential of our Aemion® materials and for AEM as a viable solution for significant cost reduction in the hydrogen economy. Ionomr has a membrane solution that works, is a viable contender in the mix of electrolyzer technologies and will be cost-effective. We look forward to working with Asahi Kasei to decarbonize the planet with green hydrogen."

One of the first projects within the "Care for Earth" investment framework

The collaboration with Ionomr is one of the first projects within Asahi Kasei’s "Care for Earth" investment framework, which was announced in April 2023. The company allocated up to $100 million for investments worldwide in early-stage startups that aim to solve issues in environmental fields such as hydrogen, energy storage, carbon management, and bio-based chemicals over the 5-year period up to fiscal 2027. As described in its medium-term management plan in April 2022, hydrogen-related business is one of Asahi Kasei’s "10 Growth Gears" (GG10), businesses that are to drive future growth, targeting more than 70% of operating income around 2030.

About Ionomr Innovations

Ionomr Innovations is revolutionizing electrochemistry with newly developed ion-exchange membranes and polymers for clean energy. Ionomr's Pemion® and Aemion® technologies provide cost, performance and sustainability advantages for fuel cells, hydrogen production and carbon capture, as well as use and conversion. Ionomr was founded in 2018 and employs 51 professionals in Vancouver, Canada and Rochester, U.S.A. For more information, visit: https://www.ionomr.com/

About Asahi Kasei

The Asahi Kasei Group contributes to life and living for people around the world. Since its founding in 1922 with ammonia and cellulose fiber businesses, Asahi Kasei has consistently grown through the proactive transformation of its business portfolio to meet the evolving needs of every age. With more than 48,000 employees worldwide, the company contributes to a sustainable society by providing solutions to the world's challenges through its three business sectors of Material, Homes, and Health Care. Its Material sector, comprised of Environmental Solutions, Mobility & Industrial, and Life Innovation, includes a wide array of products from battery separators and biodegradable textiles to engineering plastics and sound solutions. For more information, visit https://www.asahi-kasei.com/.

Asahi Kasei is also dedicated to sustainability initiatives and is contributing to reaching a carbon-neutral society by 2050. To learn more, visit https://www.asahi-kasei.com/sustainability/.

1 NEDO project name: "Hydrogen social construction technical development project/Hydrogen energy system technical development/Technical development concerning business model construction and the large-scale actual proof of a re-energy use hydrogen system"
2 FH2R is a project commissioned by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO).

View source version on businesswire.com: https://www.businesswire.com/news/home/20231206219655/en/

Contacts

North America Contact:
Asahi Kasei America Inc.
Christian Okeefe
christian.okeefe@ak-america.com

Europe Contact:
Asahi Kasei Europe GmbH
Sebastian Schmidt
sebastian.schmidt@asahi-kasei.eu

Topsoe – Electrolyzer Demonstration Plant Delivers Strong Results, test reveals high levels of stability under industrial conditions while maintaining stable temperature levels.

Topsoe, a global leader in carbon emission reduction technologies, has reached an important milestone at the inaugural demonstration test for its Solid Oxide Electrolyzer Cell (SOEC) electrolysis technology.

Held at the Company’s demonstration site in Frederikssund, Denmark, Topsoe ran a 2,000-hour demonstration in industrial conditions of 12 SOEC stacks, which included 1,200 cells. The purpose was to demonstrate the technology’s capabilities in a hydrogen plant and validate the SOEC electrolyzers under industrial-standard intensity. After completion of the test, all 1,200 cells were shown to operate at high levels of stability while maintaining stable temperature levels.

“It is a much more efficient solution to meet the need for a rapid decarbonization of our planet compared to conventional electrolysis technologies and ready to make a positive impact in the Power-to-X industry.”

The demonstration is an important milestone in developing and scaling SOEC electrolysis technology, as well as Topsoe’s wider mission to enable the energy transition by bringing efficient, scalable, and innovative decarbonization technology to market.

The results further honor the trust put in Topsoe’s SOEC cells by the market and the EU Innovation Fund, who chose to award a EUR 94 million grant in December 2023 for Topsoe’s SOEC factory in Herning, Denmark.

This work has received financial support from the project “SOEC Upscale”, funded by European Regional Development Fund via the grant REACTRF-22-0076.

Learn more about the technical results from the test: www.topsoe.com/blog/SOEC

In December 2023, Topsoe’s SOEC factory in Herning, Denmark, received funding from the EU Innovation Fund. Learn more about Topsoe’s SOEC factory.

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Topsoe – Electrolyzer Demonstration Plant Delivers Strong Results, test reveals high levels of stability under industrial conditions while maintaining stable temperature levels. source 

Topsoe - Electrolyzer Demonstration Plant Delivers Strong Results, test reveals high levels of stability under industrial conditions while maintaining stable temperature levels - Hydrogen Central (hydrogen-central.com)

월간수소경제 = 이상현 기자 | 중국이 상용차 물량공세를 앞세워 수소차 시장을 점령했다. 상용차의 경우 시장 크기나 인프라 등을 고려했을 때 중국을 따라잡기 어려운 추세다. 승용차 시장에서라도 점유율을 확대해야 하는 시점이다. 이에 주요 자동차 제조사들이 고객 유치를 위해 선택지를 넓히고 있다. 

줄곧 수소승용차 시장 1위 자리를 지켜오던 현대차의 상황이 녹록지 않다. SNE리서치에 따르면 지난해 넥쏘 판매량은 4,709대로 2022년(1만1,1179대) 대비 절반 수준으로 주저앉았다. 산업통상자원부의 ‘2024년 1월 자동차산업 동향’에 따르면 1월 넥쏘의 내수 판매량과 수출 판매량은 각각 2대, 5대다. 지난해 동기 대비 각각 99.4%, 94.8% 감소한 수치다.

판매량 감소 요인으로 크게 충전 인프라 부족, 차량의 높은 부품 가격 등이 지적되나 2018년 출시 이후 누적 판매량이 3만 대를 돌파했다는 점과 정부의 수소차 지원 정책 등을 감안 했을 때 소비자 선택의 폭이 좁은 것도 무시할 수 없다.

이에 현대차도 묘수를 꺼냈다. 그간 2차례 진행된 페이스리프트와는 다르게 2.5세대 연료전지를 탑재한 넥쏘 모델이 2025년 공개될 것으로 예상된다. 현재 넥쏘의 출력은 연료전지 스택 95kW, 배터리 40kW로 총 113kW다. 새로운 연료전지는 막전극접합체, 기체확산층, 금속분리판 등 부품의 성능과 내구성 향상에 초점을 맞춘 것으로 알려진다. 출력은 그대로 유지될 가능성이 크다. 현재 연료전지 스택은 약 400개의 셀이 직렬 연결돼 240~450V의 전압을 생성한다.

넥쏘에는 2.11kg 용량의 수소탱크가 3개 들어 있다. 700바(bar)의 압력으로 6.33kg을 저장하는 것이다. 또 연료전지 보조 전원으로 저전압·고전압 통합 배터리가 장착됐다. EV모드로 약 3km 주행할 수 있다.


도요타 미라이.(사진=도요타)
현대차의 글로벌 경쟁사는 일본의 도요타다. 도요타의 수소승용차로는 미라이와 크라운 세단이 있다. 미라이는 지난해 3,737대가 판매돼 3.0%의 성장률을 기록했다. 판매량이 반토막난 넥쏘와 대비된다. 이전 모델과 확연히 달라진 스펙과 적극적인 기술개발이 이어진 덕분이다.

미라이 2세대는 1세대 전륜구동과 달리 후륜구동을 채택해 구동효율을 높였다. 수소탱크와 전기모터 배치를 최적화해 트렁크와 좌석 공간을 확보했다. 141L 고압수소탱크 3개를 장착해 1세대 대비 30% 가량 주행거리를 늘렸다. 1회 충전으로 최대 850km를 달릴 수 있다. 2024년엔 연식변경도 진행했다. 자동 주차 기능 등이 추가됐다. 현재 미라이의 출력은 134kW, 배터리 용량은 4Ah다.

도요타는 미라이에 이어 지난해 11월 새로운 수소승용차를 출시했다. 바로 수소전기 ‘크라운 세단’이다. 미라이와 동일한 연료전지 스택이 탑재됐다. 타입4 수소탱크 3개가 들어간다. 1회 충전으로 800km 이상 주행 가능하다. 2세대 미라이와 동일한 후륜구동 플랫폼이 적용됐다. 메르세데스 벤츠의 E클래스와 크기가 비슷하다.


혼다 CR-V e:FCEV의 전기충전구.

혼다 CR-V e:FCEV의 수소충전구.
수소승용차 시장에 다시 모습을 드러낸 일본 기업이 하나 더 있다. 혼다는 지난 2월 28일 수소전기 하이브리드 SUV 'CR-V e:FCEV'를 공개했다. 지난 2021년 단종 수순을 밟은 클래리티 이후 다시 수소승용차를 내놓은 것이다. 클래리티는 SUV가 아닌 세단이다. 수소탱크 적재로 부족한 공간을 확보하기 위해 SUV로 방향을 돌렸다는 분석이다

혼다의 'CR-V e:FCEV'는 현대차 넥쏘와 동일한 준중형 SUV다. 최고 출력 130kW를 자랑한다. 특이한 점은 전기충전구가 따로 설치돼 있다는 것이다. 전기충전만으로 60km 가량 구동이 가능하다. 17kWh 배터리가 장착됐다. 2개의 수소탱크를 가득 채우면 1회 충전 시 최대 600km를 달릴 수 있다. 외부로 최대 1,500W의 전력을 공급할 수 있는 기능도 있다. 오는 6월부터 일본에서 판매되며 올해 안으로 북미에도 진출한다. 

클래리티는 단종되긴 했으나 실패로 끝났다고 보긴 어렵다. 클래리티에 들어간 연료전지로 CR-V e:FCEV 생산의 발판을 마련했기 때문이다.

혼다는 GM(제너럴모터스)과 연료전지시스템을 개발해오고 있다. 양사는 클래리티 연료전지 대비 내구성을 높이기 위해 저온 운전 개선, 부식 방지 소재 도입 등 다양한 연구를 이어오고 있다. 연료전지 개발 경험을 바탕으로 셀 설계 고도화, 지원 보조장비 단순화, 공통 소싱 활용, 고가의 귀금속 사용 절감 등을 통해 클래리티용 연료전지의 3분의 1 수준으로 생산비용을 낮춘 것으로 알려졌다. 혼다와 GM이 개발한 시스템을 바탕으로 양사의 합작법인 FCSM이 미국에서 연료전지 양산에 나선다. 해당 연료전지가 CR-V e:FCEV에 공급된다.

자동차 업계 관계자는 “자동차의 경우 신차를 선호하는 현상이 뚜렷하다”라며 “새로움으로 어필하는 게 상당히 효과적일 것”이라고 강조했다. 넥쏘의  2차례 페이스리프트에도 큰 호응이 없던 이유다. 미라이 2세대의 경우 2020년 출시 이후 북미시장에서 1위 자리를 놓친 적이 없는데 1세대 대비 차량 스펙이 확연하게 상승한 것이 주요 원인으로 분석된다. 혼다도 새로운 SUV 차량 판매를 앞두고 있어 수소승용차 시장에 변화가 생길 것으로 예상된다.

이렇게 수소승용차 사업을 진행하고 있는 기업들이 있긴 하나 수소차는 상용차로 분위기가 넘어가는 모양새다. 경제적 측면이나, 이용성 면에서 상용차가 유리하다는 판단에서다. 자동차 제조업체들도 좀처럼 수소승용차에 적극적인 투자를 진행하지 못하고 있다. 여러 자동차 제조사로부터 해당 사례를 확인할 수 있다.

메르세데스 벤츠는 수소 SUV ‘GLC F-CELL’을 2017년 출시했다가 2020년 생산을 중단한 바 있다. 벤츠는 “높은 제조 비용과, 부족한 인프라로 대중화가 어려워 사업을 철수한다”고 밝혔다. 이 차량은 배터리로 50km, 연료전지로 450km 가량 주행할 수 있다.


BMW의 수소전기 SUV ‘iX5 하이드로젠’.(사진=BMW)
BMW는 수소전기 SUV ‘iX5 하이드로젠’을 공개했다. 그러나 프로토타입 모델로 양산형 모델로는 판매되진 않는다. 경제성을 확보하기 어려운 게 원인으로 꼽힌다. 연료전지 170마력, 배터리 225마력 최고 395마력을 뿜는다. 700bar 수소 탱크 2개에 수소 6kg을 저장할 수 있다. 주행거리는 500km 정도다.


이탈리아 자동차 제조사 피닌파리나의 ‘enigma gt’.(사진=피닌파리나)
이탈리아 자동차 제조사 피닌파리나는 수소전기 스포츠카 ‘enigma gt’를 공개한 바 있다. 연료전지 출력은 324kW에 달한다. 넥쏘(95kW) 대비 3배 큰 수치다. 상업용으로 출시되기까지는 많은 시간이 걸릴 전망이다.

포르쉐는 2022년 가상 수소엔진 테스트를 진행했다. 최고 시속은 261km로 나타났다. 포르쉐는 수소로 휘발유에 버금가는 590마력을 달성할 수 있을 것이라고 설명했다. 또 수소 SUV 구동을 위해 수소탱크 관련 기술을 독일 특허청에 출원한 바 있다.

출처 : 월간수소경제(https://www.h2news.kr)

요동치는 수소승용차 시장…새로움으로 고객 잡는다 < 시장 < NEWS < 기사본문 - 월간수소경제 (h2news.kr)