グリーン水素の製造方法とは？

本記事では、グリーン水素が作られる具体的なプロセスや、現在実用化が進んでいる製造技術についてわかりやすく解説します。

再生可能エネルギーと水電解による製造方法の流れ

一般的にグリーン水素と呼ばれるための条件は、非常にシンプルです。

• 再生可能エネルギー（太陽光・風力など）を利用する
• 水を電気分解（水電解）して水素を取り出す
• 製造工程でのCO2（二酸化炭素）排出を大幅に抑えられる（実質ゼロに近い）

仕組みは、中学校の理科で習った「水の電気分解」と同じ原理です。水（H2O）に再生可能エネルギー由来の電気を流し、水素（H2）と酸素（O2）に分解して水素を取り出します。

化石燃料を燃やしてエネルギーを得る従来の方法とは異なり、発電から水電解までを再エネで賄えば製造時の温室効果ガス排出を大幅に抑えられるため、クリーンエネルギーの一つとして注目されているのです。

グレー水素・ブルー水素との製造方法の違い

一口に「水素」といっても、その製造過程やCO2排出の有無によって「色」で分類されているのをご存じでしょうか。

現在、日本で流通している水素の多くは、実は化石燃料由来の「グレー水素」や「ブルー水素」です。これらとグリーン水素の違いを整理してみましょう。

グレー水素

• 原料・方法：天然ガスや石炭などの化石燃料から製造
• CO2排出：あり（大気中に放出される）
• 特徴：製造コストは安いが、脱炭素効果は低い

ブルー水素

• 原料・方法：化石燃料から製造するが、排出されたCO2を回収・貯留する技術（CCS）を組み合わせる
• CO2排出：実質的に抑制
• 特徴：グレー水素より環境負荷は低いが、技術的なハードルがある

グリーン水素

• 原料・方法：再エネ＋水電解
• CO2排出：非常に少ない（再エネ電力を用いることで実質ゼロに近づけられる）
• 特徴：最も環境価値が高いが、現状では製造コストが高め

このように、製造プロセス全体でCO2を出さないグリーン水素こそが、持続可能な社会を実現するために不可欠なエネルギーなのです。

グリーン水素を作る「水電解」の主な種類

実は水電解にはいくつかの手法があり、それぞれコストや装置の規模、得意とする環境が異なります。自動車にガソリン車や電気自動車があるように、水素製造装置にも用途に合わせた「型」があると考えてください。

ここでは、現在開発や実用化が進んでいる代表的な3つの技術を紹介します。

アルカリ水電解（ALK）

最も歴史が古く、すでに広い分野で実用化されている技術です。

強アルカリ性の水溶液を電解液として使用し、大型のプラントでも安定して水素を製造可能。構造が比較的単純で、電極に高価な貴金属をあまり使わずに済むため、コストを抑えやすいという大きなメリットがあります。

大規模な水素製造拠点など、安定稼働が求められる場所での採用が進んでいる信頼性の高い方式です。

高分子膜水電解（PEM）

PEM（Proton Exchange Membrane）と呼ばれる特殊な高分子膜を利用する方法です。

この方式の大きな特徴は、電気の出力変動に強い点。太陽光や風力といった再生可能エネルギーは、天候によって発電量が大きく波打ちます。PEM型はこの変化に柔軟に反応できるため、再エネ電源との相性がよいといえます。

また、装置をコンパクトに設計でき、高純度な水素を作れる点も魅力といえるでしょう。

固体酸化物水電解（SOEC）

セラミックスを電解質に使い、600℃〜800℃という高温で作動させる次世代の技術です。 高温の熱エネルギーを利用するため、少ない電気量で効率よく水素を作れるのが最大の強み。エネルギー変換効率が高く、将来的なコストダウンが期待されています。

一方で、高温に耐えうる材料の選定や熱管理が難しく、耐久性の向上が実用化に向けた課題です。

まとめ

グリーン水素は、再生可能エネルギーと水電解技術を組み合わせた、CO2排出を大きく減らせるクリーンなエネルギーです。

その製造を支える水電解装置には、「安価で大型化しやすいアルカリ型」「再エネの変動に強いPEM型」「高効率なSOEC型」などがあり、導入する目的や規模に合わせて最適な技術を選ぶ必要があります。

脱炭素経営の一環として水素活用を検討される際は、それぞれの特徴を理解したうえで機器選定を行いましょう。

また、当サイトでは水素製造装置のメーカー比較や、具体的な価格相場についても詳しく解説しています。ぜひ導入検討の参考にしてください。