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アサヒビール茨城工場に導入した燃料電池メガミー(右手前)=茨城県守谷市(MHPS提供)

 三菱日立パワーシステムズ(MHPS、横浜市)などは26日、ビール工場排水由来のバイオメタンガスを利用した燃料電池による発電の実証事業を、アサヒビール茨城工場で始めると発表した。長崎市のMHPS長崎工場で製造した固体酸化物形燃料電池「MEGAMIE」(メガミー)を導入。10月に本格稼働する予定。  実証事業はアサヒグループホールディングス株式会社(東京)の独立研究子会社アサヒクオリティーアンドイノベーションズ(茨城県守谷市)が実施主体。三井住友ファイナンス&リース(SMFL)がリースで資金提供し、環境省の補助金も活用する。  MHPSによると、発電出力は200キロワット。年間発電量は約160万キロワット時で一般世帯約350戸分の電力を供給できる。通常発電と比べ、年間千トン程度の二酸化炭素(CO2)排出量削減を見込む。  アサヒは、ビール生産の排水処理過程で発生するバイオガスを高純度に精製する仕組みを開発。小規模の燃料電池で発電する試験に成功している。今回は世界最高クラスの発電効率のメガミーで、実用化に向けた最終試験を行う。  メガミーは2017年発売。MHPS長崎工場で製造され、納入実績は3社3基目となる。通常は都市ガスを燃料に電力と熱(蒸気)を供給するが、バイオガス精製設備と組み合わせて大幅にCO2排出を抑える。  今後、アサヒは幅広い業界に今回の技術を普及させるために特許を取得せず、情報公開に努める。MHPSはさまざまな未利用エネルギー源を活用できる発電システムへの展開を図る。

 

https://news.yahoo.co.jp/articles/eec3752ff48d82f09287e513de1edcdced9ce8cf

 

ビール工場排水 発電に利用 長崎製の燃料電池を納入(長崎新聞) - Yahoo!ニュース

 三菱日立パワーシステムズ(MHPS、横浜市)などは26日、ビール工場排水由来のバイオメタンガスを利用した燃料電池による発電の実証事業を、アサヒビール茨城工場で始めると発�

news.yahoo.co.jp

 

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2039年までにCO2ニュートラルは実現できるか

消費財と称される乗用車に対して、商用車はわれわれの生活を支える生産財。プロフェッショナルの道具として機能する商用車の守備範囲は幅広い。物流業から建設業など一連の業種を担いつつ、バスともなれば公共交通機関や観光業にまで多岐にわたる。

「eCanter F-Cell」のプロトタイプ(前)と量産型の「eCanter」(後)(筆者撮影)

 

2019年、全世界で48万8500台の商用車を販売したダイムラートラックAGは、乗用車で培った電動化技術を礎に、商用車の電動化についてもヨーロッパや北米、そして日本を中心に推し進める。

これまでメルセデス・ベンツのトラックとバス部門は、ドイツを代表する企業の1つであった旧ダイムラーAGの一角であったが、2019年11月1日に大がかりな組織改編により、新たにダイムラートラックAGとして組織化された。

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この組織改編は歴史的規模で行われ、一極集中のダイムラーAG体制から大きく3つに分社法人化。乗用車を中心とした「メルセデス・ベンツAG」、商用車を中心とする「ダイムラートラックAG」、MaaSをはじめ新しい乗り物形態を担当する「ダイムラーモビリティAG」をそれぞれ名乗る。

現在、3つの企業体の総従業員は約29万4000人で、そのうちダイムラートラックAGは約10万人(約34%)を占める。

三菱ふそうトラック・バス株式会社は、現在、ダイムラートラックAGの一員として神奈川県川崎市に本社を構える。前身が1920年に3トン、4トン積み軍用トラックを三菱造船(神戸造船所)で製造したことを皮切りに、1932年に「B46型バス」、1941年に「YB40型2トントラック」を日本市場に送り出す。そして2003年に、三菱ふそうとして三菱自動車から分社化され今に至る。

2010年から電動化に取り組んできた「三菱ふそう」

三菱ふそうでは、2010年9月にBEV(電気自動車)である小型トラック「キャンター E-CELL」を世界的な商用車ショーである「IAA2010」、翌2011年の「東京モーターショー」にそれぞれ出展。2013年6月にはパワートレーンを強化した第2世代のキャンターE-CELL用いてNEXCO中日本との実証実験を開始する。同時にポルトガルやドイツでも実証実験を重ねた。

その後、キャンターE-CELL改め「eCanter」として2016年の「IAA2016」に出展、2017年7月からは川崎工場(神奈川県川崎市)において電動小型トラックeCanter(車両総重量/GVW7.5トンクラス)の量産を行っている。

 

現在、三菱ふそうではBEVである電動小型トラックeCanterとともに、燃料電池をパワートレーンとした電動小型トラックの開発も進めている。

2019年の「東京モーターショー」で「Vision F-Cell」として初公開された燃料電池小型トラックは、2020年3月26日に開催された燃料電池車両に関するオンライン説明会の場で、名称を「eCanter F-Cell」に改めたことが発表された。

同説明会の冒頭で、三菱ふそうの代表取締役社長でありダイムラー・トラック・アジア代表のハートムット・シック氏は、「2022年までにBEV商用車の量産体制を実現し、2020年代後半までに燃料電池トラックを量産する」と発言。

2020年代後半に燃料電池トラックの量産を開始することが明言された(写真:三菱ふそう)

そこで筆者は、「2020年代後半とする量産体制とは、SOP(Start of Production/製造開始)のタイミングなのか、それとも販売を行うタイミングなのか」と質問する。

それに対して「SOPです。このビジョン実現には、電気自動車や燃料電池自動車の充電・充填設備の整備、水素インフラの整備および車両購入時の補助金といった政府からの支援などの必要なインフラやサポート態勢が整ったうえで、初めて実現すると考えています」と回答した。

たしかに車両を製造することと、販売を行い事業として軌道に乗せることは、別の側面で異なる課題がある。それが燃料電池車であればなおのこと。

2015年にトヨタの燃料電池車「MIRAI」の製造工場を取材したが、最先端のクルマとはいえ手作業が多く工作機械においてもより高い精度が求められることから、1日の生産台数に限りがある(当時は3台/日)と説明を受けた。

普及のカギとなる水素ステーション

一方、販売面においては乗用車と同じく、燃料となる水素を充填する水素ステーションの普及がひとつの要だ。

「日本における水素充填スタンド数は現状、112カ所を数えるが、2020年代の後半時点でどの程度までその数が増えていると、三菱ふそうが目指したCO2ニュートラルプランとの採算点と符号するのか」と筆者が質問する。

すると三菱ふそうは、「経済産業省は今後、水素ステーションを大幅に増やしていく構想を持っています。この構想が実現するのであれば、商用車に関しては問題ないと考えます。また、経済産業省は同時に2030年までに水素燃料の価格を段階的に下げる計画も打ち出しており、これに伴い燃料電池車は将来的に市場において競争力を持つだろうと考えます」と回答した。

さらに続けて、「eCanter F-Cellは、三菱ふそうにとって初めてのプロトタイプですが、この具現化により、三菱ふそう社内でトラックに燃料電池を組み込む礎ができました。またダイムラーグループは、燃料電池技術において長年の経験と知見を持っており、三菱ふそうには、これらを活用できるメリットがあります。初期の段階ではコストが大きなチャレンジとなりますので、一定台数を生産し、コストを下げるまでは、政府からの助成金が必要と考えます」と話す。

このように三菱ふそうには、「政府の支援なくして燃料電池小型トラックの普及は難しい」という考えがあることがわかった。

しかしながら、押し寄せる電動化の波は乗用車の世界だけにとどまらない。この先は、商用車にも等しく訪れる。電動化の三種の神器とされる「モーター」「バッテリー」「インバーター」はいずれも量産効果を持ち、それにより技術的な昇華が見込めるからだ。加えて、量産効果は燃料電池の源であるFCスタックにしても同じである。

2039年までにCO2ニュートラルを目指す

一方、三菱ふそう(ダイムラートラックAG)のICE/内燃機関を搭載した既存の販売車両に対する電動化についてどう考えているか、ダイムラートラックAGに訊いた。

「ダイムラーでは現在、ICEを用いたハイブリッド技術は2039年までの移行期間のオプションとして見ています。可能性に関する最終評価はまだ保留中です。ハイブリッド技術はCO2ニュートラルではないため、われわれのターゲットには含まれていません」

なるほど、現時点でICE車両をハイブリッド化して2040年以降も延命する考えはないと言う。そのうえで、ダイムラーAGが掲げるCO2ニュートラルについて質問すると、次のような答えが返ってきた。

「2019年に、ダイムラーとして2050年までにCO2ニュートラル輸送を実現することが、私たちの最終目標であることを発表しました。ここで掲げた、2050年までにすべての車種をリニューアルするプランの実行には約10年かかる見込みです。まずは2039年までに、主要地域である欧州、日本、北米において『Tank To Wheel (TTW)』の走行時CO2ニュートラル車両のみを提供する、これが目標です」

さらに2020年4月に発表したボルボとの合弁事業については、「2022年までに、主要な販売地域である欧州、米国および日本での車両ポートフォリオに、電気自動車の量産車を含める予定です。計画されている燃料電池の合弁事業に関するボルボグループとの共通の目標は、2020年代後半までに航続距離がより長い燃料電池車の大型車両を提供することです」とした。

BEVトラックの量産体制をあと2年で構築する(写真:三菱ふそう)

別角度からの質問として、CO2ニュートラル車両が前提となるCO2ニュートラル輸送について伺い、以下のような回答を得た。

「それはCO2に依存しない駆動、つまり電池と水素のみで成立します。ダイムラーではトラックとバスの両車で、電池と水素のテクノロジーを共存させ、相互に補完し合うことができると確信しています。燃料電池は、重負荷および要求の高い長距離向けの環境に配慮した技術であるため、これらの2つのテクノロジーを使用することで、あらかじめルートが決まっている都市内の配送から、事前のルート計画が難しい数日以上にわたる大型貨物の輸送まで、お客様の多様な輸送ニーズのすべてをカバーできます」

また、「最終的に車両のTCO(Total Cost of Ownership/総所有コスト)は、どの技術が、どの目的に適しているかによって決定されます。ダイムラーは今後数年間で、バッテリー電気駆動(BEV)と、水素ベース駆動(F-Cell)の両方に多額の投資を行い、それらを使用して幅広い車両を構築します」とも話す。

2020年代後半の「eCanter F-Cell」に期待

三菱ふそう(ダイムラートラックAG)は、電動小型トラックを含めた商用車全般に対し、BEVとF-Cellの両面から普及を目指す。今回の小型トラックではBEVであるeCanterのパワートレーンをベースにしながら、そこからバッテリー搭載量を減らし、代わりにFCスタックといった動力源によって求められる駆動力を確保する。

2020年6月現在、eCanterは全世界で150台以上を販売、うち40%近くを日本国内で販売した実績がある。続くeCanter F-Cellでは、経済産業省が進める水素インフラ拡充プランとともに2020年代後半の量産化を目標に、販売に向けた車両開発を進めている。

 

 

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An international research team led by the University of Bern has succeeded in developing an electrocatalyst for hydrogen fuel cells which, in contrast to the catalysts commonly used today, does not require a carbon carrier and is therefore much more stable

 

Fuel cells are gaining in importance as an alternative to battery-operated electromobility in heavy traffic, especially since hydrogen is a CO2-neutral energy carrier if it is obtained from renewable sources. For efficient operation, fuel cells need an electrocatalyst that improves the electrochemical reaction in which electricity is generated. The platinum-cobalt nanoparticle catalysts used as standard today have good catalytic properties and require only as little as necessary rare and expensive platinum. In order for the catalyst to be used in the fuel cell, it must have a surface with very small platinum-cobalt particles in the nanometer range, which is applied to a conductive carbon carrier material. Since the small particles and also the carbon in the fuel cell are exposed to corrosion, the cell loses efficiency and stability over time.

An international team led by Professor Matthias Arenz from the Department of Chemistry and Biochemistry (DCB) at the University of Bern has now succeeded in using a special process to produce an electrocatalyst without a carbon carrier, which, unlike existing catalysts, consists of a thin metal network and is therefore more durable. "The catalyst we have developed achieves high performance and promises stable fuel cell operation even at higher temperatures and high current density," says Matthias Arenz. The results have been published in Nature Materials. The study is an international collaboration between the DCB and, among others, the University of Copenhagen and the Leibniz Institute for Plasma Science and Technology, which also used the Swiss Light Source (SLS) infrastructure at the Paul Scherrer Institute.

The fuel cell - direct power generation without combustion

In a hydrogen fuel cell, hydrogen atoms are split to generate electrical power directly from them. For this purpose, hydrogen is fed to an electrode, where it is split into positively charged protons and negatively charged electrons. The electrons flow off via the electrode and generate electric current outside the cell, which drives a vehicle engine, for example. The protons pass through a membrane that is only permeable to protons and react on the other side on a second electrode coated with a catalyst (here from a platinum-cobalt alloy network) with oxygen from the air, thus producing water vapor. This is discharged via the "exhaust".

The important role of the electrocatalyst

For the fuel cell to produce electricity, both electrodes must be coated with a catalyst. Without a catalyst, the chemical reactions would proceed very slowly. This applies in particular to the second electrode, the oxygen electrode. However, the platinum-cobalt nanoparticles of the catalyst can "melt together" during operation in a vehicle. This reduces the surface of the catalyst and therefore the efficiency of the cell. In addition, the carbon normally used to fix the catalyst can corrode when used in road traffic. This affects the service life of the fuel cell and consequently the vehicle. "Our motivation was therefore to produce an electrocatalyst without a carbon carrier that is nevertheless powerful," explains Matthias Arenz. Previous, similar catalysts without a carrier material always only had a reduced surface area. Since the size of the surface area is crucial for the catalyst's activity and hence its performance, these were less suitable for industrial use.

Industrially applicable technology

The researchers were able to turn the idea into reality thanks to a special process called cathode sputtering. With this method, a material's individual (here platinum or cobalt) are dissolved (atomized) by bombardment with ions. The released gaseous atoms then condense as an adhesive layer. "With the special sputtering process and subsequent treatment, a very porous structure can be achieved, which gives the catalyst a high surface area and is self-supporting at the same time. A carbon carrier is therefore superfluous," says Dr. Gustav Sievers, lead author of the study from the Leibniz Institute for Plasma Science and Technology.

"This technology is industrially scalable and can therefore also be used for larger production volumes, for example in the automotive industry," says Matthias Arenz. This process allows the hydrogen fuel cell to be further optimized for use in road traffic. "Our findings are consequently of importance for the further development of sustainable energy use, especially in view of the current developments in the mobility sector for heavy goods vehicles," says Arenz.

 

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-08/uob-fcf082420.php

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A research team from the Technical University of Munich (TUM) led by chemist Johannes Lercher has developed a synthesis process which drastically increases the activity of catalysts for the desulfurization of crude oil. The new process could perhaps also be used for catalysts in fuel cells.

Crude oil contains a great deal of sulfur. To turn the crude oil into fuel, the sulfur compounds must be removed using hydrogen. Experts call this process hydrotreating. The process is carried out using catalysts.

Under the leadership of Prof. Johannes Lercher and Dr Hui Shi, a team of researchers at the Professorship of Chemical Technology at the Technical University of Munich have now developed a process to increase the activity of these catalysts many times over by treating the catalytically active metal sulfides with concentrated hydrochloric acid beforehand.

Important for the environment

Hydrotreating is one of the most important catalytic processes - both with regard to the quantity of catalyst used and the quantity of processed raw material. With highly pressurized hydrogen, impurities such as sulfur or nitrogen compounds are removed from the crude oil as completely as possible.

"These kinds of impurities would later combust to form sulfur dioxide and nitrogen oxides, which would result in negative effects on the environment especially the air quality," says Manuel Wagenhofer, first author of the study. In addition, sulfur and nitrogen compounds would also damage precious metals in catalytic converters in modern vehicles, and drastically reduce their effectiveness.

An amazing effect of hydrochloric acid

The TUM chemists examined such mixed metal sulfide catalysts for their effectiveness in hydrotreating by first synthesizing nickel molybdenum sulfides over several process stages, and then treating them with acid.

"It was amazing how much adding concentrated hydrochloric acid increased the catalytic performance," says Wagenhofer. "Hydrochloric acid improves the accessibility of active centers in the catalysts by removing less active components, mainly nickel sulfides. Purer, and therefore more active, mixed metal sulfides are formed."

Great advantages for fundamental research

The TUM chemists' results are also very important for fundamental research. The purified mixed metal sulfides are also easier to examine, scientifically.

"For example, we were able to identify and quantify active centers on the catalysts that were treated in this way," explains Lercher. "This was only possible because the surface was no longer covered in nickel sulfide."

In principle, the acid treatment could apparently be used as an investigation instrument for a series of similar catalysts, to optimize these, for example, for use with oils from renewable raw materials which are to be transformed into climate-friendly fuels in the future via a refining process.

"If we understand mixed metal sulfide catalysts better, we can perhaps improve them considerably for use in other important fields of the future, such as water electrolysis or hydrogen fuel cells," says Johannes Lercher.

 

Publication:

Enhancing hydrogenation activity of Ni-Mo sulfide hydrodesulfurization catalysts.
Manuel F. Wagenhofer, Hui Shi, Oliver Y. Gutierrez, Andreas Jentys, Johannes A. Lercher.
Science Advances 2020, Vol. 6, no. 19, eaax5331, DOI: 10.1126/sciadv.aax5331
https://advances.sciencemag.org/content/6/19/eaax5331

More information:

Parts of this work were funded by Chevron Energy Technology Company and the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) in the framework of the MatDynamics joint project. X-ray absorption spectrums were recorded at the PETRA III Synchrotron source of the German Electron Synchrotron (DESY) in Hamburg.

Contact:

Prof. Dr. Johannes A. Lercher
Professorship of Chemical Technology and Catalysis Research Center
Technical University of Munich
Lichtenbergstr. 4, 85748 Garching, Germany
Tel.: +49 89 289 13540 - E-Mail: johannes.lercher@ch.tum.de

 

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-08/tuom-hab082520.php

 

 

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Isuzu Motors Limited and Honda R&D Co. Ltd, a research-and-development subsidiary of Honda Motor Co. Ltd., today signed an agreement to undertake joint research on heavy-duty trucks, utilizing fuel cells (FC) as the powertrain.

Today, the automobile industry is facing demand to reduce exhaust gas/carbon emissions from mobility products in order to address the ongoing global challenge of reducing humanity’s environmental footprint. Moreover, from the perspective of energy security, the industry is required to take initiatives to promote utilization of renewable energy.

Under these circumstances, as a commercial vehicle manufacturer committed to support transportation, Isuzu has been striving to promote the utilization of low-carbon and sustainable energy.

 

To that end, Isuzu has been researching and developing various powertrains including clean diesel engine, engines for natural gas vehicles (NGVs) and electric vehicle (EV) powertrains, which accommodate a broad range of customer needs and how vehicles are used. In parallel, Honda has been working toward the realization of a carbon-free society and, to this end, in addition to hybrid and battery electric vehicles, Honda has been researching and developing fuel cell vehicles (FCVs), the ultimate environmental technology, for more than 30 years.

There are still some issues that need to be addressed to popularize the use of FC and hydrogen energy, including issues related to cost and infrastructure. These issues need to be tackled not only by individual companies but more expansively through industry-wide initiatives. Against this backdrop, Isuzu was striving to expand its lineup of next-generation powertrains for heavy-duty trucks, and Honda was striving to expand application of its FC technologies beyond use for passenger vehicles, which will represent progress toward the realization of a hydrogen society. Sharing the same technological research goals, the two companies reached an agreement to conduct joint research on heavy-duty FC trucks.

 

Taking advantage of the respective strengths each company has amassed over a long period of time, that is, Isuzu’s strengths in the development of heavy-duty trucks and Honda’s strengths in the development of FC, the two companies will strive to establish the foundation for basic technologies such as FC powertrain and vehicle control technologies. Moreover, through this joint research, Isuzu and Honda will not only realize clean, low-noise, low-vibration heavy-duty trucks customers are waiting for, but also promote expansive discussions by the industry so that the use of FC trucks and hydrogen energy can contribute to the future prosperity of the logistics industry and all other industries in our society and to the early realization of hydrogen society.

 

https://www.manilatimes.net/2020/08/25/weekly/fast-times/isuzu-and-honda-sign-to-develop-fuel-cell-powered-heavy-duty-trucks/758946/

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