見出し画像

Electrochemical Impedance Analysis for Fuel Cell 2

本文はこちら:Electrochemical Impedance Analysis for Fuel Cell 2 | LinkedIn


Previously, Electrochemical Impedance Analysis for Fuel Cell | LinkedIn

Preface

(1) Four-wheeled vehicle market

(2) Green vehicles

(i) BEV

(ii) FCV

(iii) FC-Stack/Battery power ratio

(a) Toyota (FC-HEV)

(b) Renault (FC range extender)

(c) Nissan e-power-based?

(d) Honda i-MMD-based?

(e) Others?

Main Topic: PEFC (Polymer Electrolyte Fuel Cell)

(1) PEFC Equivalent Circuit Model

According to Matsumoto, the equivalent circuit model of a PEFC is composed of

  1. an Ra-Cd high-frequency component and

  2. an Rr low-frequency component.

Here, Ra, Cd, and Rr denote the activation polarization resistance, electric double layer capacitance, and ionic/electronic resistance, respectively.

Ra-Cd high-frequency component is mainly attributed from the activation polarization on water generation at the cathode. The H2O generation from O2 takes place after

  1. the H+ diffusion through the electrolyte and ionomers from the anode to the cathode,

  2. O2 permeation from the air to Pt catalysts at the cathode through the ionomers.

This process takes place at the solid-liquid-gas three-phase interface, thus, an electric double layer capacitance must be included in the model.

Rr low-frequency component is composed of

  1. the resistance of H+ conduction through the electrolyte and the resistance of electron conduction through the separator, the gas-diffusion layer, and the catalyst layer, and

  2. the resistance of the gas (mainly O2) diffusion. Note that the flooding mainly occurs at the cathode gas-diffusion layer and the cathode catalyst layer.

(2) PEFC Durability

According to Osaka Gas, the main deterioration factors are

  1. Electrolyte (ionomers) oxidation (decomposition), which results in the Ra-increase, resulting from the reaction with hydroxy radicals, HO・ and H2O・ which are the products of the reaction between the peroxide, H2O2, and the impurities such as Fe2+ and Cu2+, thus usually the radical quencher, Ce3+ or Mn2+, is added to the layer,

  2. Anode catalyst deactivation (when the fuel does not contain CO, this does not take place.),

  3. Cathode catalyst oxidation (then, dissolves)/reduction (then re-precipitates) resulting in the decrease in the specific surface area of catalyst particles and the carbon oxidation resulting in the cathode catalyst loss (Ra increases and Cd decreases), and

  4. Cathode gas-diffusion deterioration, which results in the Rr-increase, mainly resulting from the water-repellent material loss (see the above-mentioned electrolyte oxidation).

(3) PEFC Control

Appendix


さて、コンバインド発電以外の定置型燃料電池の話をしていないのは、①ほぼ全量輸入しなければならない都市ガス・プロパンガスの消費量を増やす家庭用燃料電池などそもそも愚策と考えていること、②コジェネが経済合理性の前提だが家庭でそもそもたいした熱需要が無いため家庭用燃料電池などそもそも愚策と考えていることによる。


[1] Pobitra Halder, Meisam Babaie, Farhad Salek, Nawshad Haque Russell Savage, Svetlana Stevanovic, Timothy A. Bodisco, Ali Zare, "Advancements in hydrogen production, storage, distribution and refuelling for a sustainable transport sector: Hydrogen fuel cell vehicles," International Journal of Hydrogen Energy (2023).

  1. Abstract

  2. Hydrogen is considered as a promising fuel in the 21st century due to zero tailpipe CO2 emissions from hydrogen-powered vehicles. The use of hydrogen as fuel in vehicles can play an important role in decarbonising the transport sector and achieving net-zero emissions targets. However, there exist several issues related to hydrogen production, efficient hydrogen storage system and transport and refuelling infrastructure, where the current research is focussing on.

  3. ここからわかるように、以下、もっぱら水素インフラの話です。

  4. This study critically reviews and analyses the recent technological advancements of hydrogen production, storage and distribution technologies along with their cost and associated greenhouse gas emissions. This paper also comprehensively discusses the hydrogen refuelling methods, identifies issues associated with fast refuelling and explores the control strategies. Additionally, it explains various standard protocols in relation to safe and efficient refuelling, analyses economic aspects and presents the recent technological advancements related to refuelling infrastructure. This study suggests that the production cost of hydrogen significantly varies from one technology to others.

  5. The current hydrogen production cost from fossil sources using the most established technologies were estimated at about $0.8–$3.5/kg H2, depending on the country of production. The underground storage technology exhibited the lowest storage cost, followed by compressed hydrogen and liquid hydrogen storage. The levelised cost of the refuelling station was reported to be about $1.5–$8/kg H2, depending on the station's capacity and country. Using portable refuelling stations were identified as a promising option in many countries for small fleet size low-to-medium duty vehicles. Following the current research progresses, this paper in the end identifies knowledge gaps and thereby presents future research directions.

  6. 間はすっ飛ばします。

  7. Discussions and future research perspectives

  8. Research on hydrogen production to utilisation in the transport sector has received immense attention in recent years, resulting in significant technological advancement. However, there still exist several challenges that are required to be addressed. Therefore, this paper has summarised some suggestions for future research directions as follows:

  9. The transport of hydrogen from a central production facility to a refuelling station is a major issue as it requires a significant infrastructure cost, which increases the levelised refuelling cost. On-site small-to medium-scale hydrogen production using a mature production technology, such as electrolysis, with renewable electricity (Fig. 20) can avoid transport from the production site to the refuelling station and thereby reduce the cost of hydrogen to the customer. Some companies have developed on-site electrolysis hydrogen generator units with a generation capacity of 20 kg/day to >1000 kg/day, and a few of them are already in the implementation stage in Europe, USA and Canada [17,[233], [234], [235], [236], [237], [238]]. However, the renewable energy sources are uncertain and variable in nature with geographical location and season which can affect the overall hydrogen refuelling network. Therefore, country-specific feasibility studies of hybrid energy systems such as solar-wind-grid integrated on-site electrolysis, considering the uncertainty of renewables are required to understand the financial return of the investment in that specific location.

  10. On-site H2 productionには水素輸送を必要としないってメリットは有るんだが、RE100%だと「燃料を必要量供給できるかわかりません」って話になってしまう。

  11. したがってそこは系統につないで「燃料を必要量必ず供給します」ってしとけばいいわけ。「できるだけ再エネ電力を使いますけど」ってのがまあ限界なんでしょうけど。

  12. Despite the higher cost of hydrogen production from water electrolysis compared to other production routes, it is considered as the cleanest technology to produce hydrogen from water with oxygen only as the waste from the process and has received interest due to environmental concerns associated with the use of natural gas and coal. However, the use of freshwater can cause water stress. Therefore, seawater can be an emerging alternative for producing green hydrogen via electrolysis. Seawater electrolysis is still in early development stage and numerous fundamental research is going on in laboratory scale investigations. For instance, the major challenges associated with the use of seawater in the electrolysis process include corrosion and chlorine production, which can be suppressed through pre-desalination, costing about $0.7–2.5 per m3 of water [239]. Additionally, researchers are currently focussing on direct electrolysis of seawater and working on the development of self-driven in-situ membrane purification process, new electrode or catalyst design to suppress chlorine oxidation/corrosion problems [[240], [241], [242], [243]]. However, effects of dissolve impurities and other ions such as sulphate, carbonate calcium and magnesium on the competitive reactions and long-term performance stability is still unclear. The standardisation of electrolyte and optimisation of process conditions such as electrolyte composition, current density and electrolysis time with newly developed catalysts for direct electrolysis are critical for commercialisation of seawater electrolysis, as the composition of seawater significantly varies across the world. It is also necessary to understand how each of the approaches of seawater electrolysis is economically feasible, considering the transport of hydrogen from the production site (near to sea) to refuelling stations (far away from the sea).

  13. 真水無いとこは海水使ったらどや言うてるんだけど、確か日本の船でやってるんだよね。できないことは無いってこと。脱塩など付加的なコストがかかるけど。

  14. Hydrogen storage at ambient temperature using biomass-based carbon material is gaining interest over other materials, such as MOF, metal hydride, and liquid organic hydrogen carriers due to the renewability, low cost and ease of production. Biomass derived adsorbent-based hydrogen storage technology is in laboratory scale research stage. Therefore, a number of issues and fundamental knowledge gaps on the structure of feedstock for carbon material production, the role of inherent inorganics of biomass, storage capacity improvement, the adsorption-desorption cycle and an efficient hydrogen extraction strategy still need to be addressed for developing scale-up biomass-based efficient hydrogen storage systems and achieving the target of DOE.

  15. 高圧タンクだけじゃなく、他にも水素貯蔵の方法は有りますよって話。

  16. ただ、自動車には高圧で充填しなければならないし、ササっと短時間で充填しなければならないので高圧タンクはやっぱり必要になるんだけど。ここにものすごいコストがかかるわけ。

  17. だから、俺は再エネ水素は水素火力発電用なんだろうなと考えているわけ。水素生産サイトは電力不安定で停電を起こしそうなところにつくっておけばいいわけ(均すことが必要なサイトにつくっておけばいいわけ)。系統なので再エネ電力も再エネ以外の電力も混じっているんだけどそれは何でもいいわけ。

  18. ま、国ごとに事情は違うのでね。日本はそうしたらいいだろうってだけ。

  19. Temperature rise during fast refuelling of high-pressure hydrogen is a major technical challenge where a number of methods and strategies, such as control of refuelling rate, multi-stage refuelling and pre-cooling, have already been investigated. However, hydrogen mass flow rate control can increase refuelling time, pre-cooling can require high energy and higher number of stages can increase capital cost. The integration of refuelling rate control with the pre-cooling strategy can reduce the energy consumption while achieving the target of gas temperature and refuelling time. Therefore, experimental investigation of performance (energy consumption and ability to meet standard protocols) of coupling two or more strategies and their economic feasibility assessment would be interesting.

  20. 水素充填設備にコストがかかりますよって話の続き。

  21. めんどくさいのよ、FCV。だから、長距離輸送トラック・バスとか鉄道とか船とか、頑張ってタクシーくらいまでかなと思うわけ。

  22. Insufficient refuelling infrastructure is a major challenge for the commercialisation of hydrogen fuel cell vehicles, particularly for long-haul vehicles. An effective mapping and assessment are required prior to the development of refuelling infrastructure. A few studies have focussed on the planning and design of refuelling infrastructure for some countries [30,244,245]. However, more geographical studies are required to develop a GIS-based methodology considering the current vehicle's facility and future target. The GIS-based methodology, considering hydrogen delivery options and customers availability will help to determine the ideal location for setting up refuelling infrastructure and thereby develop policies for future expansion.

  23. 水素ステーションの配置の話をしとるでしょ。めんどくさいのよ、FCV。だから、長距離輸送トラック・バスとか鉄道とか船とか、頑張ってタクシーくらいまでかなと思うわけ。

  24. Mobile hydrogen refuelling stations are promising alternatives to stationary refuelling stations for small fleet size, as the high capital costs of stationary refuelling stations is not economically attractive for a small fleet. Future research should focus on the supply chain and refuelling network design of portable stations for large fleet sizes and heavy-duty vehicles, considering the comparative economic feasibility assessment with stationary refuelling stations.

  25. Electrochemical Impedance Analysis for Fuel Cell | LinkedInでも話をしたがSTOR-Hのような水素カートリッジを使った小型車の話な。

  26. Conclusions

  27. ま、正直言って「そんなことわかってますわ」って話なんですよ。ただ、「認識された」ってことが大事なの。

  28. Hydrogen is a promising energy carrier which can store and deliver energy for the transition of future transport and heat sectors into sustainable options. This paper critically reviews the technological advancements, prospects and challenges of hydrogen production to refuelling into fuel cell vehicles to promote decarbonisation of the transport sector. The summary of key aspects, including efficiency, cost and associated emissions of major hydrogen technologies is highlighted in Table 3. Following a detailed literature review, this paper has drawn several conclusions as follows:

  29. The costs of hydrogen production by well-established fossil-based technologies such as SMR and CG are competitive to the DOE target; however, these technologies have shown significant GHG emissions, which contradicts net-zero goals. In this case, renewable electricity-based electrolysis can be promising in the long run.

  30. Carbon-based materials such as activated carbon, carbon nanotubes and nanofibers show promising hydrogen storage capacity at cryogenic conditions. On the other hand, metal hydrides exhibit superior hydrogen uptake capacity at ambient conditions.

  31. The temperature rise in the fuel tank/cylinder decreases with the increase in initial pressure and gas temperature; however, it increases with the increase in mass filling rate and ambient temperature. The temperature rise issue can be controlled by controlling the hydrogen flow rate, pre-cooling the inlet temperature and refuelling at a multi-stage initial pressure.

  32. The levelised cost of hydrogen at a refuelling station can be reduced by increasing the utilisation capacity of the station, fleet size and production volume of station equipment and reducing the hydrogen production cost. Portable refuelling stations show high potential for small fleet sizes.


  • ところで、天然ガス改質(Steam Methane Reforming: SMR)は一番安いから、例えば農業肥料生産用のアンモニアつくるときなんかはこれで原料の水素をつくってるんだが、燃料として使うときはちょっと馬鹿らしい。わざわざ水素なんか作らずにそのまま燃やせば?って感じですわな。価格も上下するし。

  • 石炭ガス改質(Coal Gasification)もだいたい同じくらいのコストなんだが、こいつは石炭のままじゃ自動車用の燃料には使いづらいので水素にするってのは意味が有る。国産石炭が有ればエネルギー安全保障の観点からやってもいいでしょう。中国なんかはこの例だね。

  • 褐炭などそのままでは発火リスクが有って輸送できない燃料は改質して水素にするってのもエネルギー安全保障上有効な方策だ。

  • 再エネ水素(Electrolysis)は高いね。ただ、再エネを増やしていくと変動調整用の電源が必要になり、化石燃料を使用しないとなるとどうしても再エネ電力に余剰が有るときに水素でもつくって(長期備蓄が必要な場合はこれからアンモニアでもつくって)貯蔵しておいてこれを火力発電に使うしかないってことになる:H2 & NH3 Combustion Technologies (2020).


[2] JR3社の「水素車両」構想が水素自動車より現実的なワケ (msn.com)

  1. 必ずしもFCVでなく水素エンジン車かもしれないが。

  2. 水素で走る燃料電池電気自動車(FCV)の普及は進んでいないが、鉄道ではいずれ「水素時代」が訪れるかもしれない。昨年から鶴見線・南武線でFC車両の走行試験を行っているJR東日本に続き、JR東海とJR西日本が構想を発表したのである。各社の取り組みと実現に向けた今後の計画とは。(鉄道ジャーナリスト 枝久保達也)

  3. 水素ステーションのネックは鉄道では問題にならない 子どものころ、未来の自動車は「水素」で動くようになると漠然と信じていた記憶がある。たぶん、自動車業界の最新動向を伝えるニュースでも見たのだろう。90年代初頭は大手自動車メーカーが燃料電池電気自動車(FCV)の開発を本格化した時代だった。 2000年代に入るとFCVのリース販売が限定的ながら始まり、2014年にトヨタが量産FCV「MIRAI」を、2016年にはホンダが「クラリティフューエルセル」を発売したが、それ以上の広がりは見えないのが実情だ。 充電時間と航続距離が課題のBEV(バッテリー式電気自動車)に対して、FCVの水素充填時間、航続距離はガソリン車と同等で、エンジン搭載車に近い感覚で利用できる利点がある。しかし、電気があればどこでも充電できるBEVですら普及が遅れている中で、水素ステーションなど専用インフラを必要とするFCVが主流になるのは難しいだろう。 水素自動車が走り回る「未来」は実現しなさそうだが、もしかすると鉄道には「水素時代」が訪れるかもしれない。昨年から鶴見線・南武線でFC車両の走行試験を行っているJR東日本に続き、JR東海とJR西日本が相次いで将来構想を発表したのである。 鉄道の環境性能は自動車より格段に優れているが、カーボンニュートラルが叫ばれる中、非電化路線を走る気動車(ディーゼル車)の排気ガスを無視できなくなった。ディーゼルエンジンで発電してモーターで走行するハイブリッド車も登場しているが、いずれは内燃機関自体が使えなくなる。 そこで注目されるのが自動車と同様、バッテリー式の電車だ。JR東日本とJR九州は、電化区間は架線から集電して走行と充電を行い、非電化区間ではバッテリーの電力で走行する電車を実用化している。 しかし、航続距離と充電時間がネックなのも同様で、実用的な走行距離は30キロメートル程度、速度も出せない。現状では電化された本線から分岐する非電化の短距離支線に、本線からの直通電車を走らせるのが限度である。 少なくとも現在の技術水準では、非電化ローカル幹線で高速、長距離運転を行う気動車を置き換えることは困難であるため、ディーゼルエンジンと同等以上の走行性能を持ち、航続距離も長いFC車両に注目が集まった。 自動車におけるFCVのネックは、鉄道ではほとんど問題にならなくなる。どこへでも行ける自家用車とは異なり、鉄道は特定の区間をダイヤ通りに走るため、車庫に水素ステーションを設置すれば定期的に充填できるからだ(これはバスやトラックでも同様であり、政府は商用FCVの普及を目指し、インフラ整備を進めている)。

  4. 2030年の実用化を目指すJR東日本 JR東日本が開発したのが、FV-E991系電車「HYBARI」だ。屋根上に設置した水素タンクから床下の燃料電池に水素を供給し、電池に充電。直接的には電池でモーターを回す仕組みだ。搭載するFCスタックは、燃料電池バス「SORA」やMIRAIに使われているトヨタ製のものを流用している。 MIRAIは3本のタンクに計141リットル(充填圧力70MPa、以下同)の水素を搭載し、800キロ程度走行可能なので燃費は5.6km/L。一方、HYBARIは2両編成に20本のタンクを設置し、計1020リットルの水素で最大140キロ走行可能なので0.13km/Lとなる。 ちなみにSORAはタンク10本計600リットルで約200キロなので0.3km/Lだ。当然ながら車体が大きいほど燃費は悪くなるが、定員はMIRAIが5人、SORAが79人、HYBARIが約250人だ。相応の輸送需要があれば効率的だが、閑散区間ではMIRAIを走らせた方が経済的になってしまう。全ての気動車をFC車両で更新するにはまだまだコストの壁が高いと言わざるを得ない。 もうひとつの問題、水素供給体制については2022年5月、ENEOSと鉄道の脱炭素化に向けたCO2フリー水素利用拡大に関する連携協定を締結。2030年までにFC車両、FCバス・FCトラック、駅周辺施設へ、製造・貯蔵に二酸化炭素を排出しない「CO2フリー水素」を供給する定置式水素ステーションを開発する計画を発表した。 また京浜臨海部に整備予定のENEOS拠点から、JR東日本の自家発電所である川崎火力発電所へ水素を供給して水素混焼発電を行い、首都圏に供給する電車用電力の脱炭素化を進める計画だ。こうした条件から、JR東日本はまず川崎を拠点に水素利用拡大を進めることになる。

  5. JR西日本は関西電力などとインフラ整備構想で合意 JR西日本は今年4月、環境長期目標「JR西日本グループゼロカーボン2050」の達成に向けて鉄道資産を活用した水素利活用の検討を開始し、燃料電池列車の開発と将来的な気動車の置き換えを進めると発表した。 貨物駅などに総合水素ステーションを設置し、燃料電池列車やバス、トラック、乗用車に対する水素供給と、JR貨物による水素輸送の拠点として活用。自治体や企業と連携して、グリーンで持続可能な交通ネットワークを実現するとともに、JR西日本が水素の利用・供給・輸送に関与するプラットフォーマーになろうという意欲的なビジョンだ。 これを具体化したのが11月21日、「姫路エリアを起点とした水素輸送・利活用等に関する協業」について関西電力、JR貨物、NTT、パナソニックなどと基本合意したとの発表だ。 4月の発表は鉄道の脱炭素化を強調した内容だったが、今回はFC車両開発の具体化を待たず、関西電力が調達した水素を線路敷やNTTの通信用管路に設置したパイプラインで沿線に供給するインフラ整備構想での合意というのが興味深い。もっとも2030年代の社会実装を目指して今後「実現可能性を調査」するというから、見切り発車感は否めないが、構想の具体化に期待したい。

  6. 水素エンジンの開発に乗り出すJR東海 異なるアプローチで水素活用を検討しているのがJR東海だ。11月16日、既に開発を進めているFC車両に加え、水素を燃料とする「水素エンジン」の開発に着手すると発表したのだ。 水素エンジンといえば、トヨタが開発するガソリンエンジンをベースにした乗用車用のものが有名だが、こちらは既存のディーゼルエンジンを改造し、水素を燃料とする水素エンジンに置き換える「水素化コンバージョン」を手掛ける「i Labo株式会社」と共同で開発する。 二正面作戦の理由は、燃料電池と水素エンジンは出力やエネルギー効率など特性が異なるため、山間部を長距離走行するJR東海の非電化路線への適合性を検証するのが目的とのこと。2024年度以降、走行条件を再現可能な研究施設で水素エンジンの模擬走行試験を実施する計画だ。なお将来の水素供給体制はENEOSと協力する。 水素を脱炭素の有力な選択肢と考える政府は、水素の導入量を2040年までに現状の6倍に引き上げる目標を掲げるが、現状では水素の供給価格は既存燃料の最大12倍に達するという。いくら水素を活用する仕組みができてもコストが見合わなければショーケースで終わり、本格的な展開は不可能だ。 鉄道事業者はこれらの課題についてどう考えているのか、取材の結果は改めてお伝えしたい。


都道府県別電化率・電化種類別距離一覧 (coocan.jp)

JR東日本が「非電化、単線化」を推進へ。ローカル線の設備をスリムに | タビリス (tabiris.com)

  1. JR東日本が、ハイブリット車などの投入により電化設備を撤去したり、複線区間を単線化するコスト削減策を打ち出しました。ローカル線での設備のスリム化を進める考えです。

  2. 決算説明会資料で JR東日本は、4月30日に2021年3月期の決算説明会資料を公表。そのなかで、経営体質を抜本的に強化する構造改革の一つとして「設備のスリム化」を挙げました。輸送設備のスリム化の具体策として記されたのが、「電車をハイブリッド車等に置き換え、架線や変電設備等を撤去」すること。そして、「単線化等により、線路や信号設備等を撤去」することの二つです。文字通り解釈すれば、「非電化・単線」を推し進める施策とも受け止められ、ちょっとした驚きです。それぞれ、どのようなことをJR東日本が検討しているのか、推察してみましょう。

  3. 架線・変電設備の撤去 まず「架線・変電設備の撤去」については、蓄電池駆動電車や電気式気動車、ハイブリッド気動車などを積極的に投入し、電化設備が不要とみなされた区間は設備を撤去する、ということでしょう。気になるのは、どの区間を非電化にするのかですが、現時点では明らかにされていません。JR東日本が蓄電池駆動電車を投入しているのは、烏山線(EV-E301系)、男鹿線・奥羽線(EV-E801系)です。電気式気動車を投入しているのは、羽越線、信越線、磐越西線、米坂線、奥羽線、五能線、津軽線(GV-E400系)です。ハイブリッド気動車を投入しているのは仙石東北ライン(HB-E210系)、小海線(キハE200形)です。これらの区間のち、電化されているのは、奥羽線、羽越線、信越線、仙石東北ライン(東北線・仙石線)、磐越西線・郡山~喜多方間です。非電化が検討されそうなのは、運転本数が比較的少なく、長距離列車や貨物列車が走らない区間でしょう。筆者の私見で候補区間を考えてみると、奥羽線・新庄~大曲間、磐越西線・郡山~喜多方間、仙石線・高城町~石巻間あたりでしょうか。越後線、弥彦線あたりも可能性がありそうです。

  4. 燃料電池ハイブリッド車 このほか、JR東日本では、水素をエネルギー源としたハイブリッド車両(燃料電池)の投入も計画しています。試験車両としてFV-E991系を製作していて、2021年度に落成する予定です。この車両は、主に鶴見線と南武線尻手支線で試験運行します。燃料電池ハイブリッド車の量産化には、しばらく時間がかかりそうですが、将来的には、貨物列車の走らない鶴見線区間も、ハイブリッド車両による非電化の候補になるかもしれません。

  5. 単線化の候補は? 次に、「単線化」についても考えてみます。かつては大動脈だった幹線のうち、輸送量の減った区間について、線路の撤去や交換設備の削減などを検討しているとみられます。とはいうものの、JR東日本エリアで単線化の候補となりそうな路線は、あまり見当たりません。最初に挙げるとすれば、新幹線開業により、かつての大動脈が盲腸線になってしまった信越線の高崎~横川間でしょうか。上越線の水上~越後湯沢間も、旅客列車の運行本数が非常に少ないので候補になりえます。上越国境を越える山岳路線のため維持費が高いので、貨物列車の輸送に支障が生じない範囲での単線化を検討する余地はあるでしょう。そもそも、単線化は削減できる維持費よりも、単線化にかかる工事費のほうが高くなりやすいといわれています。そのため、輸送量が減少した区間でも、過去に単線化はあまり行われてきませんでした。その点、信越線横川付近よりも、上越国境の山岳区間のほうが、単線化による維持費削減効果が高そうなので、有力候補といえるかもしれません。全くの仮定ですが、上り線が削減対象になれば、鉄道ファンに人気のあるループ線が廃止となります。

  6. 設備更新にあわせた電化等 同じ決算説明会資料には、CO2排出量を「実質ゼロ」にするためのロードマップも掲載されていて、「燃料」の項目で「設備更新にあわせた電化等」をおこなうと記されています。目標年次は2040年度から2050年度です。「設備更新にあわせた電化等」の意味が不明瞭ですが、蓄電池車両投入や燃料電池車両開発と同じ枠組みで記されているので、「電化等」とは、架線を線路上に張るだけでなく、充電できる設備を整えるという意味も含まれているのでしょう。目標年次が20~30年先なので、燃料電池車両用の水素ステーションの整備も念頭に置かれているとみられます。「電化・非電化区間にかかわらず、設備更新するタイミングで、その時にふさわしい形で電化などの設備を整える」ということのように思えます。鉄道車両の動力は多様化しています。将来的には、「電化・非電化」という枠組みの意味が、小さくなっていくのかもしれません。(鎌倉淳)

[3] トヨタ、FCEV開発の軸足を商用車へ 「成功とはいえない」の真意は? - AUTOCAR JAPAN

  1. トヨタは、FCEV(水素燃料電池車)技術開発の軸足を乗用車から商用車に移す。中嶋裕樹副社長兼CTOが、25日開幕のジャパン・モビリティショー2023で新たな方針について説明した。トヨタは、乗用車のミライを筆頭にFCEV技術のパイオニアとして長年取り組んできたが、水素ステーションのネットワーク整備が困難なこともあり、FCEVの普及には至っていない。「ミライに挑戦したが、成功とはいえない」と中嶋副社長は言う。「水素ステーションは非常に少なく、見分けるのも難しい」

  2. 現在では乗用車よりも、商用車の方が水素に適していると考えられている。商用車は、BEVのようにバッテリーを動力源とするには不向き(サイズと重量面で不利)という理由だけでなく、水素ステーションのネットワークを構築しやすいという一面もある。中嶋副社長は「中型トラックの場合、A to Bの移動が中心なので、(水素ネットワークを)導入するのは簡単です。膨大な数のトラックがA地点からB地点へ移動するので、より安定したステーション運営ができます。商用車は、水素の利用を進める上で最も重要な分野です」と述べた。その一方で、中嶋副社長は「(水素)乗用車を諦めたくはない」とし、さまざまなタイプのクルマに適用し、その魅力を広げるために、燃料電池スタックやタンクなどのコンポーネントを小型化する方法を検討していると述べた。

  3. バッテリーEVでも「Fun to Drive」実現へ ジャパン・モビリティショーでは、トヨタが2027~2028年に導入予定の全固体電池に関する説明もなされた。全固体電池は、BEVにとって画期的な技術で、エネルギー密度を向上させ、小型化、軽量化、低コスト化などさまざまな利点があるとされている。トヨタは石油大手の出光と協業し、全固体電池を共同で開発しているが、中嶋副社長によると現段階では非常に高価で、クルマへの使用は当初は「高性能車」か「高性能充電」車に限られるという。一方、トヨタは2026年から、高度にモジュール化された新プラットフォームをベースとする次世代EVに、最新のリチウムイオンバッテリー技術を導入する予定だ。これについて中嶋副社長は、eアクスルやHVACシステム、バッテリーパック(高さ100mmまで薄型化)などのコンポーネントを極力小型化し、レクサスのエントリーモデルやトヨタのスポーツカーなど、幅広いモデルに搭載できるようにするという理念のもとに作られたものだと説明。この新しい技術を使ったスポーツカー・コンセプトの1つが、ジャパン・モビリティショーで公開された「FT-Se」だ。「可能な限り、『Fun to Drive』のイメージを実現したい」と中嶋副社長。トヨタはEV向けにマニュアル・トランスミッション(MT)を模した機能を開発しているが、中嶋副社長は楽しいEVの定番になるだろうとし、「単に高トルク、高出力であればいいというのではなく、いかにして運転する楽しさを提供できるかが目標」と語った。また、ソフトウェアの可能性については、さまざまなパフォーマンス・パッケージをダウンロードできるようになるという。レクサスLFAのパフォーマンスやトヨタGR86のステアリングフィールなどが例として挙げられる。


補足

前回(Electrochemical Impedance Analysis for Fuel Cell | LinkedIn)だいたい説明しているんですが、念のため。

[1] 浅井祥朋、高橋伸孝、「燃料電池システムの空気・水素差圧制御」、日本機械学会論文集(C 編)77 巻 773 号(2011-1)論文 No.10-0424

[2] 原油安でも増産したい米石油会社(Lex) - 日経FTザ・ワールド (nikkei.com)


  1. 自動車にもたいした興味は無いんだが「原油価格が日本経済の与件」であるからモチベーションを何とか維持している(笑)。

  2. サウジアラビアが原油の減産を続ける中、ライバルの米石油会社は好機を見逃さない。米国では石油生産が先日、日量1320万バレルと過去最高を記録した。2019年につけたピークをわずかながらも上回る。一方、指標の北海ブレントとWTI(ウエスト・テキサス・インターミディエート)の先物価格は秋口の1バレル90ドル前後から大きく下落し、80ドルを割り込んでいる(編集注、WTI原油先物は6日、70ドルを下回った...

  3. WTI Crude: $71.23.

  4. 北米シェールも十分に利益を出せる水準だし、このまま$75±5くらいで進んでくれるといいかな。


by T. H.



LinkedIn Post

[1] Materials/Electronics

  1. Fermi Level (2018).

  2. Vacuum Polarization, and Polariton (2018).

  3. Current Status on ReRAM & FTJ (2023).

  4. Fermi Level 2 (2023).

  5. Vacuum Polarization, Polaron, and Polariton 2 (2023).

[2] Electrochemistry/Transportation/Stationary Energy Storage

  1. Electrochemical Impedance Analysis for Li-ion Batteries (2018).

  2. Electrochemical Impedance Analysis for Fuel Cell (2020).

  3. Progresses on Sulfide-Based All Solid-State Li-ion Batteries (2023).

  4. 国内電池関連学会動向 (2023).

  5. Electrochemical Impedance Analysis for Li-ion Batteries 2 (2023).

[3] Power Generation/Consumption

  1. Electric-Power Generation, Power Consumption, and Thermal Control (2020).

  2. H2 & NH3 Combustion Technologies (2020).

[4] Life

  1. Home Appliances I (2021).

  2. Home Appliances II (2021).

[5] Life Ver. 2

  1. Human Augmentation (2021).

  2. Vehicle Electrification & Renewable Energy Shift I-LXXXI (2022).

[6] 経済/民主主義

  1. 経済/民主主義 I-LIX (2023).

  2. 記事抜粋1-112 (2023).


Published Articles' List (2004-2005, 2008-2011, 2015)

  1. Toru HARA | Confidential | Doctor of Engineering | Research profile (researchgate.net)

  2. Toru Hara, Doctor of Engineering - Google Scholar

この記事が気に入ったらサポートをしてみませんか?