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水電解装置についての概要、用途、原理などをご説明します。また、水電解装置のメーカー10社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。水電解装置関連企業の2024年12月注目ランキングは1位:株式会社東陽テクニカ、2位:三國機械工業株式会社、3位:株式会社神鋼環境ソリューションとなっています。
監修:株式会社東陽テクニカ
水電解装置とは、水を電気エネルギーで分解して水素と酸素に分解する装置です。
取り出された水素は、近年カーボンニュートラルの観点から、次世代エネルギーの一つとして注目されています。水素は貯蔵可能であり、必要な時に供給が可能です。そのため天候や時間に左右される太陽光、風力などの再生エネルギーに比べ、製造・貯蔵・運搬まで比較的安定してエネルギーを供給可能であり、脱炭素社会を実現するクリーンなエネルギー源として期待されています。
水電解装置はその水素を作りだす有効な手段として開発が進められています。
水電解装置では、電解槽内で電流を通すことによって、水を水素と酸素に分解して、水素を取り出しますが、そのプロセスにおいては温室効果ガスや有害物質を排出しないことから、脱炭素社会を実現するための有効な手段として期待されています。
水電解装置は以下のような用途で使用されます。
水電解装置の最も一般的な用途は、水から水素を生成することです。化学工業ではアンモニアの製造や石油精製のプロセスで水素が必要です。再生可能エネルギー源から得た電力を利用することで、環境に優しいクリーンな水素を供給することができます。
水電解装置で生成された水素を、燃料電池車に供給することができます。燃料電池は水素と酸素を反応させて電気を生成するため、エミッションゼロでクリーンなエネルギー源として注目されています。これにより、交通機関や家庭でのクリーンなエネルギー供給を実現できる可能性があります。
水電解装置などにより作り出された水素は、貯蔵・輸送も可能です。これにより、将来的にはエネルギーの需給バランスを調整することが可能です。
水電解装置は電気エネルギーを使って水を水素と酸素に分解する装置です。装置内に電解槽という容器を設置し、その中に水を含む電解溶液を入れて電流を流す仕組みです。電解槽には電流を供給するためにアノードとカソードの2電極があり、電流が流れることで水が電解反応を起こし、水素と酸素に分解されます。
まず、PEM水電解の場合、アノードでは酸化反応が発生し、水分子が電子を失って酸素ガスと水素イオン (H⁺) に分解されます。これにより、酸素ガスがアノードから放出されます。一方、カソードでは還元反応が起こり、アノードから放出された水素イオンが電子を受け取って水素ガスを生成します。
水の電気分解反応は水が水素と酸素に分かれる原理です。水電解装置の効率を高めるために電解質を使用し、水の導電性を上げて反応効率を向上させることもあります。
水電解装置には以下のような種類があります。
アルカリ水電解装置はアルカリ電解質を使用した電解方式です。水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液を電解質として使用し、反応効率を高めます。最も一般的で、長い歴史を持つ水電解技術の一つです。
比較的低い温度と圧力で動作し、長期間の安定性が求められる大規模な水素製造に有利です。コストが比較的低く、技術が成熟しているため、現在広く利用される方式です。
PEM水電解装置は固体高分子を使用した電解方式です。PEMはProton Exchange Membraneの略であり、非常に高い効率を有する点が特徴です。
電解質が固体であるため、液体電解質を使用するアルカリ方式に比べて、コンパクトで高い反応速度を有します。特に、再生可能エネルギーを利用した水素製造に適しており、電力の変動に迅速に対応できるという利点があります。
高温水電解装置は高温の水を電解する方式です。700°C以上の水を電解することにより、エネルギー効率を向上させる原理です。高温を利用することで電解に必要なエネルギーを削減し、効率的に水素を生成できます。
高温水電解は原子力や廃熱などの高温熱源と組み合わせて使用することが多いです。長期的には水素の生産コストを低減できる可能性があり、研究開発が進んでいる分野です。
電解質にアニオン交換膜 (AEM：Anion Exchange Membrane) を
使用した電解方法です。
AEM型水電解では、アルカリ性の水溶液 (KOHなど) を使用するため、非貴金属触媒 (NiやFeなど) が使用可能で、PEM型と比べて
コストを抑えた水素製造が可能です。
本記事は水電解装置を製造・販売する株式会社東陽テクニカ様に監修を頂きました。
株式会社東陽テクニカの会社概要はこちら
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
2024年12月の注目ランキングベスト5
注目ランキング導出方法| 順位 | 会社名 | クリックシェア |
|---|---|---|
| 1 | 株式会社東陽テクニカ |
33.3%
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| 2 | 三國機械工業株式会社 |
16.7%
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| 3 | 株式会社神鋼環境ソリューション |
16.7%
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| 4 | 株式会社エノア |
16.7%
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| 5 | オリオン機械株式会社 |
16.7%
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注目ランキング導出方法について
注目ランキングは、2024年12月の水電解装置ページ内でのクリックシェアを基に算出しています。クリックシェアは、対象期間内の全企業の総クリック数を各企業のクリック数で割った値を指します。社員数の規模
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