Two white hydrogen pipelines

水素

水素は、エネルギー転換の鍵の一つであり、脱炭素化の実現に大きく貢献すると考えられています。特に、化学や鉄鋼生産、長距離トラック輸送、船舶など、電化が困難な分野や用途で水素は重要な役割を果たします。

非常に厳しい条件下で使用される水素用途  

水素は、燃焼後に有害な排気ガスではなく、水を形成するため、サステナビリテーの面でより優れています。 最もクリーンなエネルギーもの一つかもしれません。

しかし、水素エネルギーの活用は、非常に厳しい条件に直面しています。 例えば、最大100MPaの圧力レベル、-253℃(液化水素温度)から650℃~950℃(固体酸化物燃料電池(SOEC)および固体酸化物電気分解セル(SOFC))の広い温度範囲、さらに爆発の危険性などがあります。 これは、水素がメタン、プロパン、ガソリンなどの他の燃料に比べて、発火エネルギーが非常に小さく、可燃範囲が非常に広いためです。

さらに、水素は非常に軽いため、常温常圧では大きな体積を占めています。 そのため、水素を効率よく輸送するためには、事前に圧縮や液化を行う必要があります。

原料から最終製品まで、水素サプライチェーンにおける新開発 

水素はすでに数十年前から工業精製プロセスで使用されていますが、水の電気分解によるグリーン水素の生成、合成燃料への転換、燃料電池電気自動車への利用など、数多くの新たな用途の可能性があります。

これらの用途では、まったく新しいシステムと技術に加えて、設計要件を満たす信頼性の高い材料と部材が必要です。 モビリティや家庭用電力供給などの分野に展開する場合、水素タンクを含むシステム全体の安全性を監視するためにセンサーが広く使われています。 重大な事故を防ぐためには、センサー部品の堅牢性、安全性、長寿命化が不可欠です。 センサー用気密封止や気密パッケージは、要求される保護を可能にします。
水素産業のサプライチェーン図

水素バリューチェーン(イメージ図)

水素バリューチェーンの安全性と信頼性

ショットの特殊ガラスが、水素のバリューチェーンにおける安全性と効率性をどのように向上させるかをご覧ください。 

安全性と効率性の向上を目指した技術 

革新的な気密端子とコンポーネントの世界的なサプライヤーとして、ショットは、水素の生成から転換、輸送と貯蔵、モビリティや定置用途における水素利用まで、水素バリューチェーン全体の効率と安全性の向上に貢献しています。 ショットは、電力やセンサーが提供するデータと情報を伝送するために必要な端子や、プロセスモニタリング用の気密封止された光学窓、水素用途の封止材などの気密部品を提供しています。

水素生成

ショットの封止ガラスは、固体酸化物電気分解セル(SOEC)スタックの気密性を高めます。 そのため、650℃から950℃の温度範囲で、複数のセルを確実かつ安定的に組み合わせて、高性能なセルスタックを実現することができます。封止材としてのガラスは、気密性や耐熱性に優れているだけでなく、動作温度での化学的安定性や電気抵抗にも優れています。 ショットは、専用の熔解炉・ガラス粉砕設備により、再現性の高い高純度ガラスを数多く提供しています。

封止材として使用されるガラスパウダー

生成と転換

のViewPort®プロセス分析技術(PAT)は、ラマン分光器または分光蛍光光度計のレセプタクルとして機能する、気密性の高い光学センサー窓です。気密性のある高精度の光学窓を備えており、標準的なポート(Ingold, PG13.5など)に確実に接続することができます。のViewPort®は、インラインまたはIn-situでのモニタリングを可能にすることで、Power-to-X(バイオ)リアクターや熱分解リアクターの用途において、歩留まりの向上やリアルタイムのプロセス制御および自動化を可能にします。

分光計を使用し、光学窓として透過性に優れたSCHOTTのViewPortTMを介してリアクターをモニタリングする研究者

輸送と貯蔵

ショットの液体および圧縮水素用途向けフィードスルーは、エキスパンダー、コンプレッサー、サブマージポンプなどへの電力、制御、計装信号の安全で防爆性の高い供給を可能にします。 プラスティックを用いた製品とは異なり、ショットの Eternaloc®フィードスルーは、無機で経年劣化しない材料のみを使用し気密封止されているため、長年使用してもメンテナンスが不要です。

ショットは極低温ガスに関する数十年の経験を有しています。 1985年以降、安全性が重視されるEternaloc®フィードスルーは、世界中の何千もの液化ガス用途でその信頼性を証明してきました。 非常に高い圧力や熱衝撃に耐え、事故時でも完全な気密性を維持します。 また、ATEXやIECExなどの多くの防爆仕様にも対応しています。

極低温環境下のサブマージポンプ

最終用途

モビリティ用途では、ショットは特に過酷な環境下での用途に適したセンサ-用気密端子と封止材の幅広いポートフォリオを提供しています。 耐圧性、耐熱性、耐腐食性に優れ、短絡や漏電のリスクを最小限に抑えることができるため、安全性や性能が重要視される用途において、長期的な安心感をもたらします。

ショットのガラスと金属の封止パッケージは、温度、圧力、ガス、流体センサーなどの繊細な車載用電子機器やセンサーを確実に保護するために、何十年にもわたり使用されています。 水素の分野において、ショットのガラスと金属の端子は、すでに燃料電池車(FCV)のタンク内温度センサーに使用されています。

定置用では、ショットの封止ガラスが1990年代から固体酸化物燃料電池(SOFC)スタックで実績を上げています。 当社の封止ガラスの最終用途は、分散型発電システムから燃料電池を搭載したクルーズ船まで多岐にわたります。

車載センサー用気密パッケージと気密端子

Kristina Gruber, Business Development Manager and Project Manager Hydrogen at SCHOTT Electronic Packaging

水素はカーボンニュートラルな未来への鍵

水素は代替燃料として、世界各国の脱炭素化の取り組みで大きな役割を担っています。SCHOTTのエレクトロニックパッケージング事業部の水素プロジェクトマネージャーであるクリスティーナ・グルーバーが、ショットの水素利用促進策と、水素用途の特殊ガラス製品群について説明します。

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