[動画: https://www.youtube.com/watch?v=I9qBRhp3LYQ ]
大日本印刷株式会社（本社:東京 代表取締役社長:北島義斉 以下:DNP）は、国立大学法人横浜国立大学（学長:梅原出）と共同で、水素に反応すると電気抵抗が変化する水素検知膜とRFID（ICタグ）＊1を組み合わせて、水素の漏洩を検知する「水素検知システム」を開発しました。
本システムは、水素製造プラントや水素ステーション等の配管継手など水素が漏洩しやすい部分に貼り付ける水素検知センサーと、電波の送受信アンテナで構成しています。水素と反応するとセンサー内で電気抵抗が変化し、その変化を電波でリーダー／ライターに戻すことで水素漏洩を検知します。また、センサーは電源を必要としないため、電源による着火リスクを抑えて早期の水素漏洩を検知できます。配管の形に合わせて丸めるなど、フレキシブルに設置できるようフィルム状に製造する技術も確立しました。
[画像: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/69194/767/69194-767-b7f9fe6b21c9a449d0da0c8697c80c9a-2644x1405.jpg?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
水素検知システムのセンサーイメージ
【開発の背景と概要】
水素エネルギーは燃焼時にCO2を排出しないクリーンエネルギーとして注目されており、日本国内の水素エネルギー活用機器・システムの市場規模は2030年度に6,633億円＊2になると予測されています。一方、水素は都市ガス等と比べて漏れやすく、発火・燃焼しやすいため、安全な取り扱いに向けて、検知システムにも一層の安全性が求められています。従来のガス漏洩検知器の多くは、高温に加熱した触媒素子を用いるものが主流であり、水素にとっては着火源になるリスクがありました。
これらの課題解決に向けてDNPは今回、RFID関連事業や各種システム開発で長年培った強みと、横浜国立大学大学院工学研究院 機能の創生部門 固体の機能 岡崎慎司教授による水素を検知する材料や成膜技術の強みを掛け合わせて、着火の原因にもなる電池や加熱が不要なセンサーを活用した水素検知システムを開発しました。
【今回共同開発した水素検知システムの特長】
1.高い安全性に配慮した水素検知システム
今回、センサー素子の加熱や、火花が生じるリスクがあるセンサー用電池を必要としないことで、着火のリスクを大幅に低減する、安全性の高い水素検知システムです。
2.センサーがフィルムタイプのためさまざまな施設・場所に設置が可能
今回のシステムで使用するセンサーは柔軟なフィルム状に製造できるため、水素ガスの配管や各種バルブの接続部などさまざまな場所に設置可能なフレキシブル性を備えています。従来の固定型センサーでは対応が難しかった場所にも適用できるため、より広範囲で水素漏洩リスクを管理できます。水素製造プラントや水素ステーション、水素自動車など、多様な施設・機器で展開できます。また、設置が容易なため、導入にともなう時間やコストの削減にもつながります。
3.複数のセンサーによる漏洩検知と遠隔監視が可能
RFID技術を活用したこのシステムは、複数のセンサーの同時検出が可能であり、離れた場所からの監視もできます。これにより、広い施設内の水素ガス漏洩の一元管理なども可能となり、漏洩事故の未然防止や監視の効率化につながります。
さらに、小型リーダー／ライターを携帯することで、無色無臭である水素の漏洩をいち早く現場作業員に無線アラームで知らせるなど、水素関連業務の安全性向上に貢献します。
また、水素と反応すると色が変化するフィルムで検知する方法もありますが、定期的にフィルムを目視で点検する必要がありました。新しい水素検知システムは目視確認が必要ないため、煩雑な点検業務の省人化にも寄与します。
【今後の展開】
DNPは、RFID技術等を活用して共同開発した水素検知システムを水素製造プラントや水素ステーション等を建設するエンジニアリング企業や関連システムベンダー、水素エネルギーを販売する企業などに提供し、2030年度までに累計30億円の売上を目指します。また、水素をはじめとするクリーンエネルギーの普及に貢献する製品・サービスのさらなる開発も進めて、脱炭素社会の実現に貢献していきます。
＊1 RFID（Radio Frequency Identification）：電波を活用し、非接触で情報を読み書きできる自動識別技術。今回、リーダー/ライターからの電力供給で起電し、データの送受信が可能なパッシブタイプのタグを使用。
＊2 （株）矢野経済研究所「水素エネルギー活用機器・システム市場に関する調査（2024年）」2024年6月10日発表
注：水素をエネルギーや動力源として活用する、発電設備・機器、燃焼設備・機器、輸送用設備・機器等を対象とし、当該年度に新規導入される機器・システム金額ベースで算出した。
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