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グリーン水素のための効率的で安定した直流電流を確保する方法 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
マルツ最新情報 |
MAIL MAGAGINE No. 1945 2024. 11. 26 |
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グリーン水素のための効率的で安定した直流電流を確保する方法 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介) |
| 「アプリケーションラボ」は、DigiKey社のご協力をいただいて、DigiKey社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。 今回は、温室効果ガスを削減するためのエネルギー源として注目されるグリーン水素の生成方法と水素プラントの電源に使用されるパワーデバイスについて解説した記事をご紹介します。 ■グリーン水素のための効率的で安定した直流電流を確保する方法 水素はニ酸化炭素を排出しないクリーンなエネルギー源であり、太陽光発電などによる再生可能エネルギーの余剰電力を水素に変換すると、長期にわたって貯蔵することも可能です。そのため、経済産業省資源エネルギー庁のホームページにおいても、温室効果ガスを削減するための施策であるカーボンニュートラルを実現するカギとなるのは水素になると述べられています。 したがって、水素をどのように生産し、どのように利用するかが重要な課題となっています。現在、水素は生産方法によって、グリーン水素、ブルー水素、グレー水素に分けられています。  グリーン水素、ブルー水素、グレー水素の違い （※経済産業省 資源エネルギー庁のホームページより引用） グリーン水素は電解槽で水を電気分解して生産する水素です。電気をどのように作るかは別にして、二酸化炭素を排出しないクリーンな水素です。ブルー水素は化石燃料を水素と二酸化炭素に分解し、大気に排出する前に二酸化炭素を回収するので、一応クリーンな水素です。グレー水素は化石燃料を燃焼して作る従来から行われている生成方法による水素で、同時に生成される二酸化炭素は回収されません。現在生産されているほとんどの水素はグレー水素です。 グリーン水素の製造コストは化石燃料から作る水素より高くなりますが、電解槽や電力システムなどの効率を改善することで逆転できる可能性があります。電解槽に電力を加えるには、AC電源とDC電源のどちらを使うにしても電力変換システム(PCS)が必要で、出力電圧はDC400V～1,500Vで、電流リップルは5%以下を要求されます。 AC電源の電力変換には、サイリスタを用いたマルチパルス整流器が一般的に使用されます。マルチパルス整流器は確立された技術で、高効率で信頼性が高く、高電流密度をサポートします。さらに、整流後のチョッパーとして降圧コンバータを追加すると、サイリスタに必要なダイナミックレンジが小さくなり、プロセスを最適化することができます。 太陽光発電などのDC電源を使って電力変換するには、DC/DCコンバータが必要です。このDC/DCコンバータには、インターリーブ制御やデュアルアクティブブリッジ(DAB)コンバータなどが採用されます。インターリーブ制御はDCリップルを低減するために使用し、DABコンバータはガルバニック絶縁を行って電解槽のタンクや電極の腐食を抑えるために使用されます。 【アプリケーションラボ】では、電解槽を使ってグリーン水素を生成するプロセスとして、アルカリ電解(AEL)方式、プロトン交換膜(PEM)方式、固体酸化物電解槽セル(SOEC)方式などについて解説した後、インフィニオン社のデバイスを使用してAC電源の電力変換やDC電源の電力変換を行う方法を紹介しています。 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。
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