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ビジョン
東日本大震災に伴う原発事故を経験し，ロシアによるウクライナ侵攻が続く中，外憂に翻弄されない持続可能なエネルギーインフラの構築が急務となっています。出力変動が大きい再生可能エネルギーを貯蔵し利用するには，現行の揚水発電に加え，水素蓄電も大規模化に有利な選択肢の1つです。本テーマでは，水素キャリアのうち性能・コスト両面で実用化が困難とされていた水素吸蔵合金について，既に低コスト化の見通しが得られており，現在は高性能化に向けた研究開発を中心に取り組んでいます。
最終用途例
APPLICATION
余剰の再生可能エネルギーを用いて水電解により水素を製造し，電力需要が供給を上回る冬季，夜間，災害時に燃料電池により発電するエネルギー供給システムに，低圧で安全な水素吸蔵合金の活用を目指します。
IMPLEMENTATION
水素蓄電を揚水発電に次ぐ再生可能エネルギーの出力変動対策と位置付け，低圧で安全な水素吸蔵合金タンクの普及を通じて，再エネの主力電源化を目指します。
APPLICATION
現行の水素ステーションに実用されている水素キャリアは液体水素および超高圧水素で，法規制により１階建ての建物にしか設置できませんが，水素吸蔵合金タンクであれば高層ビルの地下等にも設置できます。
APPLICATION
現行の水素吸蔵合金ボンベには主にLaNi5系合金が用いられ，重量に難があります。輸送時のCO2排出や材料コストを抑えるため，軽量水素吸蔵合金（主にMg系・Ti系）の高性能化・低コスト化を進めています。
強み
テクノロジー
近年，新たな水素吸蔵合金粉末の製造方法として，板材や棒材などの塊状の素材（バルク）に強ひずみ加工を施し，処理部から粉末を削り出す新工程が検討されています。本テーマで採用する摩擦攪拌処理（FSP）を施した攪拌部から削り出した粉末は，高圧ねじり加工（HPT）または等チャンネル角押出し（ECAP）を受けたバルクから削り出した粉末と比較して優れた吸蔵・放出特性を示すことが分かりました。FSPは水素吸蔵合金の初期活性化プロセスとして有用であるだけでなく，100サイクル後の水素吸蔵量も6質量％以上が維持され，長期耐久性にも優れた結果が得られています。
摩擦攪拌処理において工具の突起（ピン）が通過する領域にあらかじめ水素化反応を加速する触媒物質（遷移金属や酸化物等）を配置しておき，その上から摩擦攪拌処理を施すことにより，ベースとなる水素吸蔵合金に触媒物質を合金化・複合化することが可能です。これにより水素吸蔵速度を高速化できることを実証し，現在さらなる特性向上に取り組んでいます。
共同研究仮説
これまで水素吸蔵合金を研究開発・販売されてきた，あるいは今後自社の素材をクリーンエネルギー分野に展開したい素材メーカーの皆様方らと共に，新たな材料・プロセス開発に取り組みたいと考えています。
摩擦攪拌装置は制御性の高いフライス盤と類似の機構を有しており，少量生産段階では専用機で，大量生産には汎用機にてサプライチェーンが構築できれば理想的です。また，摩擦攪拌部の切削・粉砕・容器充填工程の開発も必要です。工作機械，粉砕機メーカー，ガスボンベ等を取扱う企業様のご協力を求めます。
研究設備
弊所森之宮センターでは2022年に新たに摩擦攪拌装置を導入しました。この装置でカバーできない条件にて実験を行う際に，共同研究先の大阪大学接合科学研究所の装置を利用する場合もあります。
研究者
2007年 大阪府立大学大学院工学研究科材料工学分野にて博士号取得
2015年 大阪市立工業研究所 研究員
2017年 オーストリア ウィーン大学物理学部に入学（１年間）
2019年 大阪産業技術研究所 主任研究員 現在に至る
成果リスト researchmap https://researchmap.jp/y-kimoto
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