「大規模水電解装置」トヨタ×千代田化工建設の取り組みはどこまで進んだか？

「大規模水電解装置」というキーワードが注目されている。水を電気分解して大量の水素を生産できる装置だ。高い燃料電池技術を持つトヨタとグローバルに展開するプラントエンジニアリング企業の千代田化工建設がパートナーシップを結んだのが2024年2月。そこから1年でどこまで進展したのか？ TEXT ＆ PHOTO：世良耕太（SERA Kota） 愛知、横浜、福島、異なる場所、異なる企業文化 トヨタ自動車は水素の供給から需要創出まで、水素を「つくる・はこぶ・ためる・つかう」のエコシステムを構築することが重要だと考え、実行に移している。『H₂＆FC EXPO（水素・燃料電池展）』（2月19日〜21日、東京ビッグサイト）では水素ファクトリーPresidentの山形光正氏が「持続可能な水素社会の実現に向けて」と題してプレゼンテーションを行ない、つかう側の負担軽減につながる新型燃料電池システム（第3世代FCシステム）の紹介を含め、エコシステム全体を俯瞰した取り組みについて説明した。 その後、水素を「つくる」取り組みの事例として、水素ファクトリー チーフプロジェクトリーダーの濱村芳彦氏と、協業パートナーの千代田化工建設株式会社 フロンティアビジネス本部長 常務執行役員の松岡憲正氏がトヨタブースに顔を揃え、「グローバルスケール 商用水電解装置 共同開発 進捗共有会」と題したプレゼンテーションを行なった。両社は2024年のH₂＆FC EXPOで大規模水電解装置の共同開発および戦略パートナーシップ構築に関して発表している。 トヨタは自動車の製造・販売を年間1000万台規模で行なうなかで、緻密に設計した自動車を高速かつ大量に生産する技術に強みがある。いっぽう、グローバルに展開するプラントエンジニアリング企業の千代田化工建設は、大規模なエネルギープラントの建設を得意とする。工業製品のプロであるトヨタがもたらす小型化、高効率化、スモールフットプリントの技術と、大規模設備のプロである千代田化工建設がモジュール化、標準パッケージ化の技術を持ち寄り、水電解水素製造システムの商用機開発に向けて動き出している。 「去年（2024年）は意気込み（を話した）だけ。非常に難しいことにチャレンジしている大変さが身に染みました」と、松岡氏は口火を切った。「異なる企業文化を持つ会社同士が一緒にやるということで、トヨタさんの企業文化、価値感、技術開発や品質管理に対する考え方や手法を勉強させていただき、非常に多くのことを学びました。お互いの会社の違いを充分理解したうえで、両社の強みを生かすことで非常に良いものを作っていけるという思いが強くなり、その確信もあります」 協業開始から1年間の進捗を、濱村氏は次のように話した。 「松岡さんとはめちゃめちゃ会っています。千代田化工さんは横浜、我々は愛知県。（実証実験中の）水電解装置は福島にあります。その福島には10回くらい行っていますし、お客さまに直接会いに行こうということで、海外も含めて1年間で60回くらい打ち合わせをさせていただいています。千代田化工さんは、私たちとは見ていらっしゃる景色が違う。フィールドが違うというのはこういうことだと驚いています」 2024年のH₂＆FC EXPOで協業を発表して以降、国内外から商用水電解装置に関して多くの反響が両社に届いているという。海外ではギガワット（GW）スケールを見据えた大規模な案件の話も受け取っている。千代田化工側から見ると、トヨタが付き合いのあるサプライチェーンは自分たちと異なっており、おかげで一気に商談の幅が広がったという。 「トヨタさんは安定稼働が必須条件のデンソー福島で、安定的に水素を供給している。そのレベルに感銘を受けました。FCEV（燃料電池車）で実現している技術の細やかさ、例えばスタックの耐久性を向上させるために非常に細やかな制御をしている。こうしたきめ細やかな配慮に関し、『こういう見方もあるんだ』と感じました」（松岡氏） トヨタにとっての「発見」とは？ トヨタ側はトヨタ側で、千代田化工建設との協業を通じて発見があった。 「私たちは自動車のプロなので、コンパクトに作るのが得意。集積度を上げ、小さな物の中でたくさん水素を作ろうと一所懸命やったつもりでした。それを千代田化工さんにほめていただけると思ったら真逆。メンテナンス性が全然だめだと。自動車や自動車工場のメンテナンスと、設備のメンテナンスは使っていただく方の利便性に対する考え方が根本的に違う。技術屋同士の本音の会話を通じ、切磋琢磨させていただきました」（濱村氏） さまざまな顧客との接点から、商用水電解装置の規模感に大きな差があることがわかった。国内ではオンサイトで水素を製造するニーズが高く、20MW程度の規模感。いっぽう、海外では100MWを超えるような大規模集中プラントのニーズが高い。地域によって異なる需要に応えるため、原単位をふたつに分け、それぞれをスケーラブルにする形で対応する戦略を立てた。5MWと20MWのパッケージである。 20MWだけを標準化すると、小さな需要のマーケットに対応できない。逆に5MWだけを標準化すると、需要の大きなマーケットでは競争力を持つことができない。5MWと20MWの2タイプを商品化し、複数台を組み合わせることで顧客が必要とするキャパシティを作り上げていく考えだ。 5MWの水電解システムは、パッケージを40フィートコンテナにすべて詰め込み、現場まで輸送して簡単に取り付けられるようにする。現場の据え付けも“プラグ＆プレイ”とし、簡易に接続できる工夫を施す。標準システムでは1時間あたり約100kg、年間で約800tの水素製造が可能となる。 「トヨタさんのセルスタックは小さくて、たくさんの水素を作ることができる。世界トップの性能です。その強みを生かしながらコンパクトなシステムを作り上げました」と松岡氏。「水素製造でもう一点強みとなるのが、水素製造システムの統合制御です。セルについては常時遠隔監視を行ないながら、トヨタさんで持っておられるセルの劣化予測モデルを組み込むことで、セル寿命を最適化する運転を自動で行なう形で設計しています」 「自動車と親和性がある技術だと思っています」と濱村氏は補足する。「（自動車は）暑いところでも使われるし、寒いところでも使われる。空気が薄いところや湿度の高いところで使われるし、チリが多いところで使われるかもしれない。我々はシーンを想像しながら自動車を開発していますが、どんなときでもフェータル（致命的）な問題を起こさないよう安全に作動させる開発をしています。それをハードウェアだけでやると大きくなったり、重くなったりして商品力が下がってしまう。そこで制御です。ミライの燃料電池は330枚のセルを使っていますが、1枚1枚をリアルタイムでモニタリングし、安定的にコントロールできる状態を作り出しています」 この技術を水電解水素製造システムに応用する。 「適切にコントロールすれば寿命劣化を抑制することができる。水電解も同じです。AIを使った制御をシステム全体で考え、お客さまに使いやすい状態で使っていただけることに貢献できると考えています。いっぽうでハードウェアも進化しており、高価な貴金属（イリジウム）の使用量は現在福島で動いている水電解装置に対して約20％削減したものを提供できる技術的な目処が立っており、寿命も2倍に延ばすことができると見込んでいます」 2029年には大規模な水電解装置の出荷を トヨタと千代田化工建設の協業による成果は、トヨタの本社工場内に生まれようとしている。福島にある実証機の25倍のポテンシャルとなる10MWの水電解装置を2026年に稼働させるべく着工した。稼働当初は5MWで立ち上げる。ミライで換算すると20台分、1時間で100kgの水素を製造することが可能だ。「多くの人に見てもらいたい」（濱村氏）と、カッコ良さにこだわった外観としている。 トヨタ本社工場内の水素製造装置でつくった水素は、水素タンクの生産工程で使う予定。また、燃料電池や水素エンジンの開発に加え、「はこぶ」「ためる」「つかう」まで含め、社内でサプライチェーンをつなげることに挑戦する考えだ。大規模な水電解装置の出荷は、2029年を目指して準備を進めている。「準備は着実に進んでいる」（濱村氏）し、「世界に打って出る覚悟」（松岡氏）で取り組んでいる。トヨタと千代田化工建設、それぞれの強みを生かした水電解装置の商用化プロジェクトは、実現に向かって着実に進んでいる。

水素社会実現のために！「大規模水電解装置」トヨタ×千代田化工建設の取り組みはどこまで進んだか？（MotorFan） - Yahoo!ニュース

水素社会実現のために！「大規模水電解装置」トヨタ×千代田化工建設の取り組みはどこまで進