天然水素開発のための蛇紋岩化反応による水素生成速度の解明

研究概要

水素の社会実装において大きな課題となっているのが水素製造コストである。この社会的背景の下,かんらん石が高温高圧で水と反応する蛇紋岩化反応において水素が発生する天然水素が注目を集めている。日本には多くのかんらん石と水、地熱が存在するため、岩盤への注水によって水素製造できるポテンシャルが認められているが、反応による水素生成量や反応速度などの基礎データが乏しく、天然水素利用の経済性の算定が難しい。これは融点が高いかんらん石合成が難しいことに加え、高温高圧の化学反応実験が技術的に難しいことに起因する。本研究では、サステナブル水素研究所が有する研究ノウハウを活用して、かんらん石を人工合成し、高温高圧下で水と反応させて水素を得る化学反応の速度を測定する。これらの結果を天然かんらん石の鉱物組成・化学組成やその水素生成量と比較することで、天然水素の実効的な可採埋蔵量や経済性を算定する。

研究の背景

次世代エネルギーとして注目される水素は、利用後は水しか排出しないため環境負荷が小さく、脱炭素社会の実現に向けて重要とされる燃料の一つである。しかし、水素製造に関して、天然ガスを原料として水蒸気改質するか、水を原料として電気分解して人工的に得るのが現状であり、実用化にむけて高い水素製造コストが社会実装の課題となっている。

研究のオリジナリティー

従来研究において蛇紋岩化反応による水素生成量や生成速度に関する知見が得られていない原因は、不純物を多く含む天然のかんらん石が実験で使用されており、反応メカニズムや水素生成に与えるかんらん石の純粋な役割が抽出できないためである。本研究では、人工合成したかんらん石を用いることで上記問題を解決し、かんらん石の蛇紋岩化反応による水素生成メカニズムを明らかにする。

モジュールのメンバー

山田 泰広

工学研究院
教授

役割:研究とりまとめ、埋蔵量・経済性評価

菅井 裕一

工学研究院
教授

役割:天然岩石との比較検討

梅野 高裕

環境安全衛生推進室
教授

役割:高圧装置安全性評価

1

宮﨑 康次

工学研究院
教授

役割:化学反応速度測定

橋國 克明

工学研究院
助教

役割:かんらん石合成

伊藤 茜

工学研究院
助教

役割:天然岩石との比較検討

小山 恵史

工学研究院
助教

役割:天然岩石との比較検討

1

期待される成果・アウトカム

天然水素開発に向けた基礎学理を確立することで、天然水素の実効的な可採埋蔵量や注水による天然水素製造コストを定量化し、天然水素開発の進展に貢献するだけでなく、将来的な水素エネルギーの安定供給と持続可能な資源利用に向けた科学的基盤の構築に資する。これによって、世界の多くの国や地域が環境負荷の小さいエネルギーを自給できる社会を目指す。

代表的な論文

九州地域の天然水素ポテンシャルと今後の展望

山田泰広、加納雅俊、池田達紀、 石須慶一、伊藤茜、小山恵史、菅井裕一、ダネカー・シャガエグ、濱中晃弘、松本光央
2026,日本エネルギー学会機関紙えねるみくす
DOI:105, no.4, 456-459

Copyright © 2025 九州大学 エネルギー研究教育機構 All Rights Reserved.