書籍

芝浦工業大学　藤木　章
JFE コンテイナー株式会社　高野　俊夫
中国工業株式会社　山本　睦也
サムテック株式会社　阪口　善樹
独立行政法人産業技術総合研究所　竹市　信彦
九州大学大学院　秋葉　悦男
日本合成化学工業株式会社　渋谷　光夫　
独立行政法人産業技術総合研究所　蛯名　武雄
前田技術事務所　前田　豊
山根健オフィス　山根　健

序論
1.FCV とEV の比較および自動運転との関係
2.FCV 開発の経緯と最近の動向
　1)各社の最近の動き
　2)FCV 開発の経緯について
3.水素社会構築に向けての動き
　1)緒言
　2)水素の分離・抽出について

第1章　高圧水素タンクの開発動向と要求性能・規制動向

第1節　燃料電池自動車の普及に向けた高圧水素タンクの開発と今後の動向
はじめに
1.水素の供給プロセス
2.各種のFCV 搭載用水素貯蔵容器
　2. 1　FCV 導入当初の水素供給方法
　2. 2　ハイブリッド水素貯蔵容器
　2. 3　高圧水素貯蔵容器
3.CFRP 高圧複合容器の製造方法
　3. 1　アルミニュウム合金(A6061)ライナの製造方法
　3. 2　ブラスティックライナ(PL)の製造方法
　3. 3　CFRP 層の製造方法
4.水素の急速充填時の温度挙動
　4. 1　天然ガスと水素の急速充填時の温度挙動の相違
　4. 2　温度挙動の相違の燃料供給システムへの影響
5.高圧水素関連安全性検証
　5. 1　安全弁の概要
　5. 2　各種PRD の解説
　　5. 2. 1　破裂板式
　　5. 2. 2　熱作動式
　5. 3　車両搭載容器用PRD の選択
　5. 4 　水素・燃料電池自動車の火災安全性検証
　　5. 4. 1　水素火炎の調査
　　5. 4. 2　車両火災試験
　5. 5　水素・燃料電池自動車の衝突安全性検証
　　5. 5. 1　複合容器の水平衝撃負荷試験
　　5. 5. 2　実機集合容器の水平静的負荷試験
　　5. 5. 3　衝撃負荷試験との比較
6.CFPP 複合容器への要求仕様
　6. 1　各種の試験項目とその目的・概念
　6. 2　FCV 搭載容器用技術基準
7.CFRP 複合容器の設計上の留意点
　7. 1　CFRP 層の設計
　7. 2　Type 3 ライナ用 アルミニュウム合金(A6061-T6)
　　7. 2. 1　水素脆化
　7. 3　Type 4 ライナ用 プラスチック(PL)
　　7. 3. 1　口金用ステンレスの水素脆化
　　7. 3. 2　低熱伝導率
　　7. 3. 3　水素透過性能
　　7. 3. 4　繰返し高圧水素環境下でのPL ライナの耐久性
8.高圧水素関連の国内の研究拠点,試験施設
　8. 1　九州大・水素材料先端科学センター(Hydrogenius)
　　8. 1. 1　センターの概要
　　8. 1. 2 　主な研究テーマ
　　8. 1. 3　水素関連施設・研究インフラ
　8. 2　日本自動車研究所　水素・燃料電池自動車安全性評価試験施設(Hy-SEF)
　8. 3　水素エネルギー製品研究試験センター(HyTReC)
　　8. 3. 1　設置の背景
　　8. 3. 2　設備の概要
9.今後の課題　
　9. 1　海外の技術基準の動向
　9. 2　規制緩和への取組
　9. 3　鉄鋼材料の高圧水素容器への適用
　9. 4　圧力仕様の検討
まとめ

第2節　超高圧水素ガス用複合材料容器の研究開発
1.複合材料容器の試作
　1.1　開発する複合材料容器の概要
　1.2　材料
　1.3　構造と手順
　　1.3.1　消失型マンドレルの開発
　　1.3.2　FW 成形(CFRP による補強)
　　1.3.3　試作複合容器の消失型マンドレルの溶解除去
　　1.3.4　水による加圧負荷と歪測定試験
2.結果と考察
　2.1　FEA と歪測定結果
　2.2　ガスバリア層の性能
3.　結論

第3節　炭素繊維・アルミライナー複合容器の開発
1.複合容器の現状
　1.1　高圧ガス容器の種類
　1.2　タイプ3 容器の特長
　　1.2.1　高い安全性(フェールセーフ)
　　1.2.2　良好な充てん性能(時間)
　　1.2.3　その他
　1.3　高圧水素の用途
2.炭素繊維・アルミライナー複合容器の性能向上策
　2.1　容器壁厚の決定要因
　2.2　開発事例
3.複合蓄圧器の開発
　3.1　開発した複合蓄圧器
　3.2　複合蓄圧器のメリット
　　3.2.1 現地工事費,設計費の低減
　　3.2.2　設置スペースの低減
おわりに

第4節　ハイブリッド水素貯蔵容器の特性と評価
1.高圧圧縮水素による水素貯蔵の限界
2.ハイブリッド水素貯蔵容器
3.水素貯蔵材料の性質とハイブリッド水素貯蔵容器の特性
4.まとめ

第5節　水素貯蔵材料の開発と今後の展望
1.水素貯蔵材料とは
2.水素貯蔵材料の用途
3.水素貯蔵材料研究開発の現状と展開
4.水素を車上に搭載する方法
5.燃料電池自動車への水素搭載技術の推移
6.燃料電池自動車用水素貯蔵材料の開発の現状
7.結び

第2章　高圧水素タンク向け材料の特性と開発動向

第1節　高圧水素ガスバリア材の開発
1.水素バリア性及び耐ブリスタについて
2.ベース樹脂の水素透過度と分子運動性の関係
3.高圧水素ガス溶解量及び耐ブリスタ性を有するポリマーアロイの設計
4.高圧水素ガスバリア性の検証
まとめ

第2節　ガスバリアフィルムの開発動向と粘土膜利用による水素タンクの開発
1.ガスバリアフィルムの開発動向
2.水素ガスバリア性粘土膜の開発
　2.1　粘土膜とそのガスバリア性
　2.2　加熱耐水化粘土の使用による加湿環境下での水素バリア性
　2.3　粘土膜CFRP 複合材料の開発
　2.4　水素ガスタンクの試作
おわりに

第3節　高圧水素タンク向けCFRP 複合材料の開発動向と求められる特性
1.　燃料電池の基本技術について
　1.1　燃料電池発電の特徴
　1.2　各種燃料電池の現状
　1.3　固体高分子型燃料電池の研究開発状況
　　1.3.1　水素ガス貯蔵運搬法の研究
2.圧力容器(高圧水素タンク)に関する技術開発状況
　2.1　圧力容器の概要
　2.2　FRP 複合圧力容器の構造と特徴
　2.3　高圧水素用CFRP 容器の製法
　2.4　高圧水素タンクの使用可能材料
3.高圧水素CFRP タンク(複合容器)の詳細
　3.1　高圧水素タンクの材料認定の経緯
　3.2　軽量高圧水素ガス用CFRP タンクの例
4.高圧水素ガスタンク実用化と課題
　4.1　H17.3 の例示基準(例: 燃料装置用容器:容器則容器)について
5.高圧容器の今後の展開と課題

第3章　水素燃料自動車の開発状況と水素貯蔵システム
1.水素自動車研究
　1.1　武蔵工業大学/ 東京都市大学における水素自動車研究
　1.2　 BMW における水素自動車研究
　　1.2.1　BMW の水素自動車プロジェクトの背景
　　1.2.2　第5 世代水素自動車
　　1.2.3　BMW Hydrogen 7
　　　(1)　車両コンセプト
　　　(2)　バイフューエル水素エンジン
　　　(3)　水素タンク
　　　(4)　安全システム
　　　(5)デモンストレーションプログラム
　　1.2.4　次世代水素自動車システムの開発課題
　　　(1)　水素エンジン
　　　(2)　燃料電池自動車
　　　(3)　水素貯蔵システム
　1.3　日本における産官学の水素プロジェクト
　　1.3.1　通産省/ 経産省
　　1.3.2　大学,研究機関
　　　(1)九州大学
　　　(2)その他の大学における水素研究
　1.4　最近のトヨタ,ホンダ,日産における燃料電池自動車(FCV)開発
2.水素燃料自動車供給用水素貯蔵システム
　2.1　工業的水素製造
　2.2　水素輸送
　2.3　水素貯蔵
3.水素燃料自動車車載用水素貯蔵システム
　3.1　高圧水素容器
　3.2　液体水素容器
　3.3　今後の車載水素容器