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水素ステーション建設・運用結果
水素ステーションワーキング 主査
門出 政則
1
目 次
■ ステーションの建設
■ ステーションの概要
■ ステーションの運用
■ ステーションに共通する課題の検討
■ ステーションの安全
2
ステーションの建設
3
ステーション
霞ヶ関(オフサイト水素、移動式)
横浜・大黒 (脱硫ガソリン改質)
横浜・旭 (ナフサ改質)
千住 (LPG改質・都市ガス改質)
有明 (液体水素貯蔵)
川崎 (メタノール改質)
横浜・鶴見(オフサイト水素)
秦野 (灯油改質)
相模原 (アルカリ水電解、移動式)
青梅 (都市ガス改質、移動式)
愛・地球博 瀬戸南(都市ガス改質)
愛・地球博 瀬戸北(オフサイト水素)
液体水素製造設備(製鐵所副生水素)
H16年度H15年度H14年度
設計 / 建設 運用 / 評価
水素ステーションの建設・運用状況
H17年度
(NEDO WE-NETから移管)
4
ステーション水素ステーション共通仕様
■水素製造能力 : 2.7kg(30 m3 (nor))/h以上
■水素純度 : 99.99 vol% 以上不純物
■連続充填能力 : 乗用車 5 台 または バス 1 台
■充填圧力 : 25 MPa / 35 MPa
ppm 以下
ppm 以下
ppm 以下
ppm 以下
ppm 以下
1
1
50
2
1
CO :
CO2 :
N2 :
O2 :
炭化水素 :
5
ステーション
横浜・大黒水素ステーション(脱硫ガソリン改質)
横浜・大黒水素ステーション(脱硫ガソリン改質)
川崎水素ステーション(メタノール改質)
川崎水素ステーション(メタノール改質)
横浜・旭水素ステーション(ナフサ改質)
横浜・旭水素ステーション(ナフサ改質)
相模原水素ステーション(アルカリ水電解、移動式)相模原水素ステーション(アルカリ水電解、移動式)
千住水素ステーション(LPG改質・都市ガス改質)
千住水素ステーション(LPG改質・都市ガス改質)
霞ヶ関水素ステーション(オフサイト水素、移動式)
霞ヶ関水素ステーション(オフサイト水素、移動式)
秦野水素ステーション(灯油改質)
秦野水素ステーション(灯油改質)
青梅水素ステーション(都市ガス改質、移動式)
青梅水素ステーション(都市ガス改質、移動式)
有明水素ステーション(液体水素貯蔵)
有明水素ステーション(液体水素貯蔵)
横浜・鶴見水素ステーション(オフサイト水素)
横浜・鶴見水素ステーション(オフサイト水素)
水素ステーションの所在地
愛・地球博水素ステーション/瀬戸南(都市ガス改質)
愛・地球博水素ステーション/瀬戸南(都市ガス改質)
愛・地球博水素ステーション/瀬戸北(オフサイト水素)
愛・地球博水素ステーション/瀬戸北(オフサイト水素)
:H14年度建設
:H15年度建設
:H16年度建設
液体水素製造設備(製鉄所副生水素)
液体水素製造設備(製鉄所副生水素)
中部国際空港中部国際空港
6
ステーションの概要
7
ステーション霞ヶ関水素ステーション
8
ステーション
圧縮機 ディスペンサ蓄ガス設備カードル
霞ヶ関水素ステーション
250L(40MPa) × 2本蓄ガス設備
4.5 kg/h (50 m3(nor)/h)水素圧縮能力
・構成ユニットをコンパクト化し、トラックにて輸送可能な移動式
・定置式ではカバーしづらい地域でも水素充填可能
・定置式ステーションの一時的バックアップとして運用可能
・圧縮機によるダイレクト充填が可能
・運転制御の簡素化、各種安全対策
特徴
オフサイト水素(カードル)を原料とする移動式方式
25MPa25MPa
35MPa35MPa
9
ステーション横浜・大黒水素ステーション
10
ステーション
圧縮機 ディスペンサ蓄ガス設備水素製造装置
横浜・大黒水素ステーション
2.7 kg/h (30 m3(nor)/h)水素製造能力
・水素製造装置の小型、パッケージ化
・自動制御運転(水素製造装置、蓄ガス設備)
・高効率バーナ採用(蓄圧バーナ)
特徴
水蒸気改質 + PSA水素製造方式
脱硫ガソリン原料
脱硫脱硫ガソリンガソリン
25MPa25MPa
35MPa35MPa
11
ステーション横浜・旭水素ステーション
12
ステーション
25MPa25MPa
35MPa35MPa
圧縮機 蓄ガス設備水素製造装置 ディスペンサ
横浜・旭水素ステーション
4.5 kg/h (50 m3(nor)/h)水素製造能力
・工業地域以外に建設
・ナフサ改質では日本初
・装置のスキッド化により、設置工事の短縮化が実現
特徴
水蒸気改質 + PSA水素製造方式
ナフサ原料
ナフサナフサ
13
ステーション千住水素ステーション
14
ステーション
25MPa25MPa
35MPa35MPa
圧縮機 ディスペンサ蓄ガス設備水素製造装置
千住水素ステーション
4.5 kg/h (50 m3(nor)/h)水素製造能力
・都市ガスで実績のあるオンサイト型水素製造設備
・小型6塔式PSAによるコンパクト・高効率な水素精製装置
・新充填方式採用で、操作性の優れたディスペンサー
・運転制御の自動化、各種安全対策
特徴
水蒸気改質 + PSA水素製造方式
H15,16年度 : LPG(ブタン/プロパン混合(7:3)、着臭)
H17年度 : 都市ガス原料
LPGLPG都市ガス都市ガス
15
ステーション有明水素ステーション
16
ステーション
ベントスタック
高圧水素ディスペンサ
液体水素ディスペンサ
水素ボイルオフガス
液体水素
高圧水素
クールダウンロス
充填ロス
ポンプ 蒸発器
回収装置
ローリ
液体水素貯蔵
有明水素ステーション
液体水素貯槽(10000L)水素貯蔵
・日本初の液体水素ステーション
・圧縮水素、液体水素自動車双方への充填が可能
・システム立ち上げに必要な時間が短い
特徴
液体水素ローリ供給によるオフサイト型方式
25MPa25MPa
35MPa35MPa
17
ステーション川崎水素ステーション
18
ステーション
25MPa25MPa
35MPa35MPa
圧縮機 ディスペンサ蓄ガス設備水素製造装置水素製造装置
川崎水素ステーション
4.5 kg/h (50 m3(nor)/h)水素製造能力
・改質温度が比較的低い(250~300℃)
・高圧型改質器採用
・2段圧縮式ダイアフラム圧縮機
・高圧ガス設備とドライバーの隔離
特徴
水蒸気改質 + PSA水素製造方式
メタノール水原料
メタノールメタノール水水
19
ステーション横浜・鶴見水素ステーション
20
ステーション
25MPa25MPa
35MPa35MPa
横浜・鶴見水素ステーション
水素トレーラ182.5kg(2030m3(nor))、19.6MPa水素貯蔵
・日本初の圧縮水素オフサイト型ステーション
・隣接する鶴見曹達から水素供給
・水素製造装置がない分、設置スペースと建設コストを削減
・システム立ち上げの時間が不要
特徴
水素トレーラ供給によるオフサイト型ステーション方式
副生水素(食塩電解)原料
ディスペンサ蓄ガス設備圧縮機
トレーラ輸送
21
ステーション秦野水素ステーション
22
ステーション
25MPa25MPa
35MPa35MPa
秦野水素ステーション
国内で広く流通する灯油を改質して水素を製造特徴
4.5kg/h (50 m3(nor)/h)水素製造能力
水蒸気改質 + PSA水素製造方式
灯油原料
ディスペンサ水素製造装置 圧縮機 蓄ガス設備
灯油灯油
23
ステーション相模原水素ステーション
水素ステーション LPガススタンド
移動式水素製造設備(水電解設備、圧縮機)
24
ステーション
25MPa25MPa
35MPa35MPa
相模原水素ステーション
LPLPガスガス スタンドに併設する設備スタンドに併設する設備
蓄ガス設備
水
水素製造装置
移動式水素製造設備移動式水素製造設備
圧縮機
2.7 kg/h (30m3(nor)/h)水素製造能力
・水素製造装置と圧縮機をトラックに搭載した移動式製造設備
・自然エネルギの利用が可能
・LPガススタンドに併設
・既存設備の共用化による省スペース化
特徴
アルカリ水電解方式水素製造方式
ディスペンサ
電気
水
25
ステーション青梅水素ステーション
高圧水素部搭載車水素製造部搭載車
26
ステーション
25MPa25MPa
35MPa35MPa
青梅水素ステーション
2.7kg/h (30 m3(nor)/h)水素製造能力
・すべての設備を2台のトラックに搭載した移動式製造設備
・原料都市ガスは定置配管(移動用に原料供給車を別途準備)
特徴
水蒸気改質 + PSA水素製造方式
都市ガス原料
蓄ガス設備水素製造装置 ディスペンサ
都市ガス
圧縮機
水素製造部水素製造部 高圧水素部高圧水素部
27
ステーション愛・地球博水素ステーション/瀬戸北
圧縮機
蓄ガス設備ディスペンサ
水素トレーラ
28
ステーション愛・地球博水素ステーション/瀬戸北
・水素トレーラ輸送によるオフサイト型
(製鉄所インフラ・ユーティリティを利用した水素精製)
・水素トレーラと蓄ガス器(3バンク)の4バンク方式
特徴
9.0kg/h (100 m3(nor)/h)(PSA)水素製造能力
PSAによる精製水素製造方式
コークス炉ガス(COG)原料
製鉄所 愛・地球博会場
PSA 圧縮機
コークス炉ガス(COG)
ディスペンサ蓄ガス設備圧縮機
トレーラ輸送
製鉄副生水素
35MPa
29
ステーション愛・地球博水素ステーション/瀬戸南
水素製造装置
圧縮機 ディスペンサ蓄ガス設備
30
ステーション愛・地球博水素ステーション/瀬戸南
9.0kg/h (100 m3(nor)/h)水素製造能力
都市ガス改質水素供給に隣接の瀬戸北ステーションの水素を補助的に利用できるハイブリッド型
特徴
水蒸気改質 + PSA水素製造方式
都市ガス原料
ディスペンサ
35MPa都市ガス
蓄ガス設備瀬戸北ステーション
水素製造装置
圧縮機
蓄ガス設備圧縮機
31
ステーション
液体水素貯槽
液体窒素貯槽
コールドボックス(水素液化装置)
ヘリウム圧縮機
COG圧縮機脱硫塔PSA
液体水素製造設備
ヘリウム貯槽
32
ステーション
COG圧縮機 PSA 水素液化装置
液体水素貯槽
転炉ガスへ回収
水素
脱硫塔
液体窒素貯槽
COG
液体水素製造設備
200 kg/日 (約2200 m3(nor)/日)
(燃料電池自動車40~60台/日充填相当)
液体水素
製造能力
ヘリウムブレイトンサイクル水素液化方式
液体水素
液体水素製造設備
33
ステーションステーションの仕様一覧
ステーションの設備の仕様やフロー・配置、官庁申請書類等の一覧を共通のフォーマットでまとめ、今後の建設に役立てた。
ステーションの仕様一覧抜粋霞ヶ関 横浜・大黒 横浜・旭 千住
原料 脱硫ガソリン ナフサ LPG、都市ガス
水素製造方式 水蒸気改質 水蒸気改質 水蒸気改質
水素純度 99.99%以上 99.99%以上 99.99%以上 99.99%以上
kg/H --- 2.7 4.5 4.5
Nm3/H --- 30 50 50
kg 17.1 157.3 89.9 215.8
Nm3 190 1,750 1,000 2,400
CH2充填圧力 25/35MPa 25/35MPa 25/35MPa 25/35MPa
LH2充填圧力 --- --- --- ---
連続充填 乗用車2台 乗用車5台 乗用車5台/バス1台 乗用車10台/バス2台
移動式 固定式 固定式 固定式
・半自動簡易型ステーション・構成ユニットをコンパクト化し、トラックにて移動・定置式ではカバーしづらい地域でも水素充填可能・定置式ステーションの一時的バックアップとして運用可能
・水素製造装置の小型・パッケージ化・自動制御運転(水素製造装置・蓄圧装置)・高効率バーナー採用(蓄熱バーナー)
・工業地域以外に建設(その他地域)・ナフサ改質では日本初・装置のスキッド化により、設置工事の短縮化が実現
・都市ガス・LPGデュアルフューエル水素 ステーション・夜間無人暖機運転・ウィークリースタートストップ全自動運転
用途地域 商業地域 工業専用地域 その他地域 工業地域
敷地面積 m2 50 (機器の占有面積)
約300 (ステーションの占有面積)874 925 950
型式 地下タンク SF二重殻地下タンク LPGバルク貯槽
容量 ㍑ 19,000 3,000 6000
材質 鋼製(CS) 鋼製(CS) SPV450Q-SR
圧力 MPa 常圧 常圧 1.8
温度 ℃ 50 常温 40
設備寸法 m ID2.1×6.6 1.2×3.2×1.2 1.9φ×2.7
概算重量 kg 1700
水素製造能力
基本仕様
設置箇所
ステーションの特徴
タンク
敷地
水素貯蔵能力
原料設備
設備の形態(移動/固定式)
オフサイト型(カードル水素)
34
ステーションの運用
35
ステーション主な活動
・燃料電池自動車への水素供給
平日9時~17時
平日13時~15時(霞ヶ関)
愛・地球博 毎日8時~20時(瀬戸北、瀬戸南)
・普及啓発活動への協力
各種取材・見学会への協力
毎週木曜日 試乗会付き見学会(横浜・大黒)
環境関係イベント開催と試乗会実施(秦野)
各種イベントでの充填実施
東京モーターショー(霞ヶ関、青梅)
福岡水素エネルギー社会近未来展(青梅)
燃料電池自動車キャラバン(有明、秦野、青梅、瀬戸北、瀬戸南)
FC WORKSHOP山梨大学(青梅)
新エネフェスタin秋田(青梅)
環境省イベント(青梅)
・東京都パイロット事業参画(平成15年6月~平成16年12月、有明)
36
ステーション霞ヶ関水素ステーション運用実績
水素充填実績 延べ1302回(平成14年12月~17年12月)
月別水素充填量
( kg )
累積水素充填量
( kg )
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
累積
2588kg
H14/
7月
H15/ H16/
7月1月 1月12月 7月 12月
H17/
1月
開所
37
ステーション横浜・大黒水素ステーション運用実績
水素充填実績 延べ1164回(平成15年3月~17年12月)
月別水素充填量
( kg )
累積水素充填量
( kg )
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
H14/
7月
H15/ H16/
7月1月 1月12月 7月 12月
H17/
1月
1440kg
累積
開所
38
ステーション横浜・旭水素ステーション運用実績
水素充填実績 延べ379回(平成15年4月~17年12月)
月別水素充填量
( kg )
累積水素充填量
( kg )
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
100
200
300
400
500
600
H14/
7月
H15/ H16/
7月1月 1月12月 7月 12月
H17/
1月
累積
546kg
開所
39
ステーション千住水素ステーション運用実績
水素充填実績 延べ797回(平成15年5月~17年12月)
月別水素充填量
( kg )
累積水素充填量
( kg )
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
H14/
7月
H15/ H16/
7月1月 1月12月 7月 12月
H17/
1月
累積
992kg
開所
40
ステーション有明水素ステーション運用実績
水素充填実績 延べ1546回(平成15年5月~17年12月)
月別水素充填量
( kg )
累積水素充填量
( kg )
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
H14/
7月
H15/ H16/
7月1月 1月12月 7月 12月
H17/
1月
累積
3770kg
開所
都バス運行期間
41
ステーション川崎水素ステーション運用実績
水素充填実績 延べ167回(平成15年8月~17年12月)
月別水素充填量
( kg )
累積水素充填量
( kg )
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
50
100
150
200
250
300
350
H14/
7月
H15/ H16/
7月1月 1月12月 7月 12月
H17/
1月
累積
205kg開所
42
ステーション横浜・鶴見水素ステーション運用実績
水素充填実績 延べ38回(平成15年12月~17年12月)
月別水素充填量
( kg )
累積水素充填量
( kg )
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
H14/
7月
H15/ H16/
7月1月 1月12月 7月 12月
H17/
1月
累積
42kgNEDO WE-NETより移管
43
ステーション秦野水素ステーション運用実績
水素充填実績 延べ213回(平成16年4月~17年12月)
月別水素充填量
( kg )
累積水素充填量
( kg )
累積
304kg
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
50
100
150
200
250
300
350
H14/
7月
H15/ H16/
7月1月 1月12月 7月 12月
H17/
1月
開所
44
ステーション相模原水素ステーション運用実績
水素充填実績 延べ43回(平成16年4月~17年12月)
月別水素充填量
( kg )
累積水素充填量
( kg )
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
H14/
7月
H15/ H16/
7月1月 1月12月 7月 12月
H17/
1月
累積
48kg
開所
45
ステーション
水素充填実績 延べ150回(平成16年6月~ 17年12月)
青梅水素ステーション運用実績
月別水素充填量
( kg )
累積水素充填量
( kg )
H14/
7月
H15/ H16/
7月1月 1月12月 7月 12月
H17/
1月
累積
開所
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
50
100
150
200
250
300
350
235kg
46
ステーション愛・地球博 水素ステーション/瀬戸北 運用実績
月別水素充填量
( kg )
水素充填実績 延べ1224回(平成17年2月~9月)
累積水素充填量
( kg )
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
7月 9月
H17/
2月 5月 6月 8月4月3月
累積
6312kg
47
ステーション愛・地球博 水素ステーション/瀬戸南 運用実績
月別水素充填量
( kg )
水素充填実績 延べ1349回(平成17年2月~9月)
累積水素充填量
( kg )
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
7月 9月
H17/
2月 5月 6月 8月4月3月
累積
6730kg
48
ステーション運用実績(充填回数)
月別充填回数
累積充填回数
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
H14/
7月
H15/ H16/
7月1月 1月12月 7月 12月
H17/
1月
累積
8372回愛・地球博開催期間
49
ステーション運用実績(充填量)
月別水素充填量
( kg )
累積水素充填量
( kg )
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0
5000
10000
15000
20000
25000
累積
23213kg
H14/
7月
H15/ H16/
7月1月 1月12月 7月 12月
H17/
1月
愛・地球博開催期間
50
ステーション運用実績(充填量)
14600
590
424
191
338
561
51
8
145
28
216
5866
6183
H17年度(H17/4~17/12)
5019
1007
597
184
376
1540
104
21
160
20
19
445
547
H16年度(H16/4~H17/3)
3294
758
354
171
279
1670
50
14
-
-
-
-
-
H15年度(H15/4~H16/3)
23213
2588
1440
546
992
3770
205
42
304
48
235
6312
6730
合計*
234
65
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
H14/12
H15/3
H15/4
H15/5
H15/5
H15/8
H15/12
H16/4
H16/4
H16/6
H17/2
H17/2
霞ヶ関
横浜・大黒
横浜旭
千住
有明
川崎
横浜・鶴見
秦野
相模原
青梅
瀬戸北
瀬戸南
299 合計*
H14年度(~H15/3)
運用開始
水素充填量:kg
* 合計は有効数字の関係で、各ステーションの数値の単純合計と若干の差がある。
51
ステーション運用実績
平成14年末からFCVへの充填を開始し、平成17年12月末までに
8372回の充填を行い、23213kgの水素を供給した。
水素の充填回数や供給量はステーションで差が見られた。
・平成17年2月から9月までの愛・地球博の2ステーションで
2573回の充填、13042kgの水素供給があり、水素の供給量は
全ステーションの供給量の56.1%を占めている。
・有明ステーションで3770kg、霞ヶ関ステーションで2588kgの
水素を供給した。
有明ステーションは平成16年度にバスの走行試験が行われた
ため供給量が多い。
・充填回数が数百回、供給量が数百kgのステーションもみられる。
52
ステーション
分析方法検出限界
GC-MS 3)0.038.013.0322.110.7窒素
DNPH/HPLC0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01ホルムアルデヒドGC-MS0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01メタノールIC0.0001< 0.0001< 0.0001< 0.0001< 0.0001硫黄化合物2)
GC-FID0.005< 0.005< 0.005< 0.005< 0.005ベンゼンGC-FID0.05< 0.05< 0.050.11< 0.05その他GC-FID0.05< 0.05< 0.05< 0.05< 0.05炭化水素1) メタン
GC-MS0.010.97< 0.010.030.03CO2
GC-FID0.010.060.020.060.05CO
IC0.001< 0.001< 0.001< 0.001< 0.001アンモニアGC-MS0.01< 0.01 < 0.01< 0.01< 0.01アセトンIC0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01蟻酸
DNPH/HPLC0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01アセトアルデヒド
Trace oxygen meter0.01< 0.01 < 0.01< 0.01< 0.01酸素
Dew point meter0.5< 0.524< 0.53.5水分
GC-MS0.03< 0.034.950.090.27アルゴン
ステーション
< 3
横浜・大黒脱硫ガソリン改質
< 3
横浜・旭ナフサ改質
GC-TCD3< 3< 3ヘリウム
川崎メタノール改質
千住都市ガス改質
不純物(vol.ppm)
濃度は全て体積換算とした。
1) 炭化水素はすべてC1(メタン)換算
2) 硫黄化合物はSO42-イオン換算
3) 10ppmを超える場合、GC-TCDにより定量
製品水素分析結果(H16年3月)
53
ステーション
分析方法検出限界
GC-MS 3)0.030.030.1235.37.9窒素
DNPH/HPLC0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01ホルムアルデヒドGC-MS0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01メタノールIC0.0001< 0.0001< 0.0001< 0.0001< 0.0001硫黄化合物2)
GC-FID0.005< 0.005< 0.005< 0.005< 0.005ベンゼンGC-FID0.05< 0.05< 0.05< 0.05< 0.05その他GC-FID0.05< 0.05< 0.050.18< 0.05炭化水素1) メタン
GC-MS0.01< 0.01< 0.010.02< 0.01CO2
GC-FID0.010.020.020.050.07CO
IC0.001< 0.001< 0.001< 0.001< 0.001アンモニアGC-MS0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01アセトンIC0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01蟻酸
DNPH/HPLC0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01アセトアルデヒド
Trace oxygen meter0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01酸素
Dew point meter0.5< 0.50.9< 0.50.9水分
GC-MS0.03< 0.030.110.750.19アルゴン
ステーション
< 3
横浜・大黒脱硫ガソリン改質
< 3
横浜・旭ナフサ改質
GC-TCD3< 3< 3ヘリウム
有明液体水素貯蔵
千住都市ガス改質
不純物(vol.ppm)
濃度は全て体積換算とした。
1) 炭化水素はすべてC1(メタン)換算
2) 硫黄化合物はSO42-イオン換算
3) 10ppmを超える場合、GC-TCDにより定量
製品水素分析結果(H17年3月)
54
ステーション
分析方法検出限界
GC-MS 3)0.0384.61.7551.61.70窒素
DNPH/HPLC0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01ホルムアルデヒドGC-MS0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01メタノールIC0.0001< 0.0001< 0.0001< 0.0001< 0.0001硫黄化合物2)
GC-FID0.005< 0.005< 0.005< 0.005< 0.005ベンゼンGC-FID0.05< 0.05< 0.05< 0.05< 0.05その他GC-FID0.05< 0.05< 0.360.96< 0.05炭化水素1) メタン
GC-MS0.01< 0.010.510.030.29CO2
GC-FID0.010.020.090.020.05CO
IC0.001< 0.001< 0.001< 0.001< 0.001アンモニアGC-MS0.01< 0.01< 0.01 < 0.01 < 0.01 アセトンIC0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01蟻酸
DNPH/HPLC0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01アセトアルデヒド
Trace oxygen meter0.01< 0.01< 0.01 < 0.01 < 0.01 酸素
Dew point meter0.5< 0.5< 0.5< 0.5< 0.5水分
GC-MS0.030.360.081.04< 0.03アルゴン
ステーション
< 3
川崎メタノール改質
< 3
横浜・鶴見オフサイト
GC-TCD3< 3< 3ヘリウム
相模原水電解
秦野灯油改質
不純物(vol.ppm)
製品水素分析結果(H17年3月)
濃度は全て体積換算とした。
1) 炭化水素はすべてC1(メタン)換算
2) 硫黄化合物はSO42-イオン換算
3) 10ppmを超える場合、GC-TCDにより定量
55
ステーション
ヘリウム
窒素
アルゴン
酸素
水分
アンモニアアセトン蟻酸
アセトアルデヒドホルムアルデヒドメタノール硫黄化合物2)ベンゼン
その他炭化水素1) メタン
CO2
CO
不純物(vol.ppm)
GC-MS 3)0.0369.225.534.3
DNPH/HPLC0.01< 0.01< 0.01< 0.01GC-MS0.01< 0.01< 0.01< 0.01IC0.0001< 0.0001< 0.0001< 0.0001
GC-FID0.005< 0.005< 0.005< 0.005GC-FID0.05< 0.05< 0.05< 0.05GC-FID0.050.06< 0.05< 0.05
GC-MS0.01< 0.01< 0.010.21
GC-FID0.010.020.020.02
IC0.001< 0.001< 0.001< 0.001GC-MS0.01< 0.01< 0.01< 0.01IC0.01< 0.01< 0.01< 0.01
DNPH/HPLC0.01< 0.01< 0.01< 0.01
Trace oxygen meter0.01< 0.01< 0.01< 0.01
Dew point meter0.5< 0.5< 0.53.5
GC-MS0.030.091.020.66
ステーション
trace
青梅都市ガス改質
7
瀬戸北オフサイト
GC-TCD3< 3
分析方法検出限界瀬戸南都市ガス改質
製品水素分析結果( H17年3月)
濃度は全て体積換算とした。
1) 炭化水素はすべてC1(メタン)換算
2) 硫黄化合物はSO42-イオン換算
3) 10ppmを超える場合、GC-TCDにより定量
56
ステーション
分析方法検出限界
GC-MS 3)0.030.113.590.921.11窒素
DNPH/HPLC0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01ホルムアルデヒドGC-MS0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01メタノールIC0.0001< 0.0001< 0.0001< 0.0001< 0.0001硫黄化合物2)
GC-FID0.005< 0.005< 0.005< 0.005< 0.005ベンゼンGC-FID0.05< 0.05< 0.05< 0.05< 0.05その他GC-FID0.05< 0.050.08< 0.05< 0.05炭化水素1) メタン
GC-MS0.010.01< 0.010.07< 0.01CO2
GC-FID0.01< 0.01< 0.010.15< 0.01CO
IC0.001< 0.001< 0.001< 0.001< 0.001アンモニアGC-MS0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01アセトンIC0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01蟻酸
DNPH/HPLC0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01アセトアルデヒド
Trace oxygen meter0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01酸素
Dew point meter0.5< 0.5< 0.5< 0.50.9水分
GC-MS0.03< 0.030.730.150.05アルゴン
ステーション
< 3
横浜・大黒脱硫ガソリン改質
< 3
横浜・旭ナフサ改質
GC-TCD3< 3< 3ヘリウム
有明液体水素貯蔵
千住都市ガス改質
不純物(vol.ppm)
製品水素分析結果(H17年9月)
濃度は全て体積換算とした。
1) 炭化水素はすべてC1(メタン)換算
2) 硫黄化合物はSO42-イオン換算
3) 10ppmを超える場合、GC-TCDにより定量
57
ステーション
分析方法検出限界
GC-MS 3)0.0326.74.6251.75.05窒素
DNPH/HPLC0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01ホルムアルデヒドGC-MS0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01メタノールIC0.0001< 0.0001< 0.0001< 0.0001< 0.0001硫黄化合物2)
GC-FID0.005< 0.005< 0.005< 0.005< 0.005ベンゼンGC-FID0.05< 0.05< 0.05< 0.05< 0.05その他GC-FID0.05< 0.050.400.99< 0.05炭化水素1) メタン
GC-MS0.01< 0.010.990.070.47CO2
GC-FID0.01< 0.010.18< 0.01< 0.01CO
IC0.001< 0.001< 0.001< 0.001< 0.001アンモニアGC-MS0.01< 0.01< 0.01 < 0.01 < 0.01 アセトンIC0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01蟻酸
DNPH/HPLC0.01< 0.01< 0.01< 0.01< 0.01アセトアルデヒド
Trace oxygen meter0.01< 0.01< 0.01 < 0.01 < 0.01 酸素
Dew point meter0.5< 0.51.9< 0.5< 0.5水分
GC-MS0.030.300.121.04< 0.03アルゴン
ステーション
< 3
川崎メタノール改質
< 3
横浜・鶴見オフサイト
GC-TCD3< 3< 3ヘリウム
相模原水電解
秦野灯油改質
不純物(vol.ppm)
製品水素分析結果(H17年9月)
濃度は全て体積換算とした。
1) 炭化水素はすべてC1(メタン)換算
2) 硫黄化合物はSO42-イオン換算
3) 10ppmを超える場合、GC-TCDにより定量
58
ステーション
濃度は全て体積換算とした。
1) 炭化水素はすべてC1(メタン)換算
2) 硫黄化合物はSO42-イオン換算
3) 10ppmを超える場合、GC-TCDにより定量
ヘリウム
窒素
アルゴン
酸素
水分
アンモニアアセトン蟻酸
アセトアルデヒドホルムアルデヒドメタノール硫黄化合物2)ベンゼン
その他炭化水素1) メタン
CO2
CO
不純物(vol.ppm)
GC-MS 3)0.031.334.087.38
DNPH/HPLC0.01< 0.01< 0.01< 0.01GC-MS0.01< 0.01< 0.01< 0.01IC0.0001< 0.0001< 0.0001< 0.0001
GC-FID0.005< 0.005< 0.005< 0.005GC-FID0.05< 0.050.09< 0.05GC-FID0.05< 0.05< 0.050.05
GC-MS0.010.050.040.05
GC-FID0.01< 0.01< 0.01< 0.01
IC0.001< 0.001< 0.001< 0.001GC-MS0.01< 0.01< 0.01< 0.01IC0.01< 0.01< 0.01< 0.01
DNPH/HPLC0.01< 0.01< 0.01< 0.01
Trace oxygen meter0.01< 0.01< 0.01< 0.01
Dew point meter0.5< 0.5< 0.51.9
GC-MS0.031.577.260.27
ステーション
6
青梅都市ガス改質
8
瀬戸北オフサイト
GC-TCD3< 3
分析方法検出限界瀬戸南都市ガス改質
製品水素分析結果( H17年9月)
59
ステーション
8.0
6.1
<5
7.3
<1000
横浜・旭
ナフサ改質
250~1000
6.0
-
<1
33
川崎
メタノール改質
3
5.8
<5
8.1
23.1
千住
LPG改質
6.7
5.8
<1
<10
<1000
青梅
都市ガス改質
4.7
5.8
<5
5.9
3.3
千住
都市ガス改質
1
6.8
<5
9.5
<1000
秦野
灯油改質
2
7.0
<1.0
57
0.0
横浜・大黒
脱硫ガソリン改質
瀬戸南
都市ガス改質排出物
3NOx(ppm)
0SOx(ppm)
7.2pH
2.3COD(mg/L)
排水・廃液
8CO (ppm)排ガス
排ガス、排水・廃液
60
ステーション分析結果
各ステーションで製造した水素に含まれる不純物の分析と水素を製造する際に発生する排出物の測定を行った。
(1)製品水素
H16/3月、H17/3月、H17/9月の3回に渡って
各ステーションで製造した水素を採取して、
不純物の測定を行った。右表のうちN2以外は
いずれも規定値以下であり、さらにこれら以外
の物質も問題になる値ではなかった。
一部のステーションで、50ppmを超えるN2が検出されたが、燃料電池自動車に
問題となる値ではなかった。
なお、これらのデータをFCV用水素の標準化(ISO/TC197 WG12(水素燃料-
製品仕様))に提供。
(2)排ガス、排水・廃液
水素製造の際に発生する排出物を測定したが、各ステーションの環境に
問題となる量は検出されなかった。
ppm 以下
ppm 以下
ppm 以下
ppm 以下
ppm 以下
1
1
50
2
1
CO :
CO2 :
N2 :
O2 :
炭化水素 :
不純物 (JHFC要求仕様)
61
ステーション
- 製 造 -
液体水素製造設備
合計 7,117kgを有明に輸送(ローリ受入量)
- 払出し -
合計 7,575kgを製造
製造・払出し実績 H16.2~H17.12
62
ステーション液体水素製造設備
8.7614.090.614510.34
LN2(kg/kg-H2)
電力
(kWh/kg-H2)
使用LN2(kg/h)
使用電力量
(kWh/h)
LH2製造量
(kg/h)
LH21kg製造時の電力、LN2製造実績例(H17.1.5)
液化時投入エネルギ 14.0+8.76x0.4=17.5kWh/kg →17.5x3.6=63MJ/kgLN2 1kg=0.4kWh、電力エネルギ 3.6MJ/kWh
120120H2発熱量(LHV)
183
63
-
-
製造に必要な
エネルギ
潜熱
顕熱 20-298K
124合計
-液化時投入エネルギ
0.4
3.7冷熱
製品の持つ
エネルギ
単位MJ/kg
LH2の冷熱をエクセルギで評価
効率 =
=
= 66.3%
(製品の持つエネルギ)
(製造に必要なエネルギ)
183
124
製造効率の検討例
63
ステーションに共通する課題の検討
64
ステーション
ディスペンサの表示を重量法で検証
模擬タンク試験充填前後の重量差とディスペンサ表示を比較
・流量計は良好な精度(誤差は秤の最小単位(0.05kg)未満)
・全てのステーションで良好な精度を確認
流量計の校正(圧縮水素)
模擬タンク
表示部
65
ステーション流量計の校正(液体水素)
背景:液体水素充填量の確認
充填前後の車両重量差による計測
車両重量測定装置
車重が重いこと風等の影響を受けることから精度に難
少量(数kg)の液体水素の高精度計量方法の検討が必要
66
ステーション高速充填対応
外気温度が高い場合、充填により車載タンク温度が許容値を越える可能性
・外気温と充填開始圧力に応じ、34.4MPaより低い圧力で充填を打ち切るロジック・愛・地球博のFCバス充填でロジックの効果を確認(対象車両が限定されていれば対応可能)
充填開始圧力
外気温(℃)
充填打切圧力34.4MPa
充填制限なし
充填制限あり
FCバス充填試験一例
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 100 200 300 400 500 600 700
バス充填圧力(制御有)【MPa】バス充填圧力(制御無)【MPa】
バス充填圧力【MPa】
時間【sec.】
34.4MPa(充填打切圧力)
充填開始時外気温度 35℃
67
ステーション充填の新たな試み
(1)充填流量制御の統一化・車載タンク容量にかかわらず圧力上昇速度が一定となるように制御・千住ステーションで予備試験開始
(2)充填時の水素ガス温度の制御・低温水素ガス(-10℃程度)の供給・有明ステーションで予備試験開始
今後の確認必要
時間
流量
圧力
模擬タンクへの充填
制御の考え方
68
ステーションの安全
69
ステーション
継続検討必要緊急離脱カプラに代わる車両誤発進
防止手段
水素充填時の緊急離脱カプラ
装填代替案H16/10
実施中火炎検知器の動作時間の設定、
定期検査頻度の設定火炎検知器のメンテナンスH16/9
実施中見学対応、設備搬入に際して区画を
設定して事故防止を図る見学エリアの区画ラインH17/11
実施中充填位置の目安となるポイントを設置し、
停止位置のずれをなくす充填位置の表示H17/11
実施中充填ホースに捩れがかかり接続部が
緩むことに対する対策
緊急離脱カプラ接続部の回り
止めH17/8
H18/1
H17/8-9
提案年月
実施中
アース取得のため半開のドアが、強風で
全開しても安全なように車両停止位置の
確認を行う
車両へのアース線取付け時
の注意
実施中
FCVへの充填時にハンディセンサーを
用いた手順をマニュアル化し確実な
漏洩検知を可能とする体制の整備
水素漏洩確認手順の
マニュアル化
実施状況提案内容
改善提案
70
ステーション改善提案事例
水素漏洩確認手順のマニュアル化FCVへの充填時に従来から実施していたハンディセンサーを用いた手順をマニュアル化し、確実な漏洩検知を可能とする体制を整えた。
充填位置の表示充填位置の目安となるポイントを設置して、停止位置のずれをなくした。
この方法は、水素が漏洩したときにいち早く検知でき、安全を確保できる手段として実施するもの。
実用化時点では設備の信頼性が向上し、このような確認が不要となることが望まれる。
これにより、停車位置が明確になり、ホースに無理な力がかかることを防止する効果やアース取得のためのドアが強風で全開しても安全が確保できる効果がある。
71
ステーション
微量漏洩
微量漏洩
なし
なし
なし
微量漏洩
漏洩
なし
なし
微量漏洩
なし
なし
なし
水素漏洩
の有無
原料ポンプ用埋設配管部の損傷H16/2
充填ホース(緊急離脱カプラのOリング)からの水素漏洩H18/1
液体水素ポンプ用温度計の断線H15/9
充填ホース(緊急離脱カプラのOリング)からの水素漏洩(4回発生)H16/7-10
酸素濃度計の指示値不良H17/8,H18/1
液体水素貯槽用真空断熱配管の断熱不良(ベローズ部のピンホール)H17/4
圧縮機の油圧駆動系ピンの破損H17/9
圧縮機のダイヤフラムの微小亀裂H17/4-10
H18/2
H17/7
H17/5
H16/8
H16/4
発生年月
充填ホース(金属フレキシブルチューブ)からの水素漏洩
充填ホース(緊急離脱カプラのネジ部)からの水素漏洩
充填ホース(緊急離脱カプラの接続ネジ部)からの水素漏洩
緊急遮断弁の閉止不良(弁座の傷)
改質管出口部の損傷
トラブル内容
トラブル事例
72
ステーション
状況:
水素製造運転中、水素ガス製造量が低下
水素製造装置を停止し、開放点検した結果、改質管出口配管に亀裂を発見
推定原因:
起動停止時の熱応力の
繰り返しによる
対策:
運転条件の見直し
(起動・停止時の昇温・降温速度を緩和)
該当部位を定期的に継続監視中
トラブル事例(1)
改質管出口部の損傷
原料+水蒸気
改質ガス
亀裂
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ステーショントラブル事例(2)
充填ホース(緊急離脱カプラ)からの微量水素漏洩状況:
複数のステーションで緊急離脱カプラから水素漏洩を検知
カプラ内部を点検した結果、Oリングの亀裂を発見
推定原因:
充填作業時にカプラに加わった過大な荷重
Oリング硬度の不足
対策:
Oリング硬度変更
充填作業時に水素漏洩の継続監視
過度な荷重時でもOリングのはみ出しを低減する新構造検討
Oリングに無理な力がかからない充填システム(ex.回転機構)
(追記)H17年1月の点検で、数百回使用したOリングに、漏洩には至らないものの傷がみられた。現時点で、緊急離脱カプラは長期信頼性の面で問題があり、新たな誤発進防止対策の開発が望まれる。
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ステーショントラブル事例(3)
状況:
充填開始時にホースから水素が漏洩
ステンレス製フレキシブルチューブに数mm
の亀裂発生
推定原因:
金属ホースが自重及び充填作業の繰返しに
より想定以上に大きく曲げられたことによる
疲労亀裂
対策:
・ホースの急激な曲がりを防止するためFCV
との接続部近傍のホースに保護管設置
・収納時に接続部近傍に曲げ応力がかからないように吊下げ式に変更
充填ホース(金属フレキシブルチューブ)からの水素漏洩
亀裂
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ステーショントラブル事例(4)
九州大学にて詳細調査実施
「高圧水素+曲げの繰り返し」によって、亀裂先端の応力拡大係数が大きくなった結果、寿命の低下となった。
充填ホース(金属フレキシブルチューブ)からの水素漏洩
(続き)
九州大学での調査(弾塑性解析、破面観察)の例
今後の対策 精度の高い寿命予測 → ホース交換時期の管理
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ステーションまとめ
1. 東京・神奈川地区および愛・地球博で12箇所のステーションを建設・運用し、燃料電池自動車に水素を供給した。その他の地域でも、移動式ステーションにより水素を供給した。
2. 各ステーションで供給する水素中の不純物は低濃度で、燃料電池自動車に適する性状であることを確認した。
3. 運用に伴い発生したトラブルの原因を調査し、対策を講じると共に、これらの情報をステーション間で共有することにより、ステーションを安全に運用することができた。
4. 累積で約8400回の充填を実施し、約23000kgの水素を供給した。