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Sustainable Design of an Integrated Seawater-Based Green Hydrogen Production Process

統合型海水ベースグリーン水素製造プロセスの持続可能設計 (AI 翻訳)

Antonio Torres-Ayala, E. Sánchez‐Ramírez, M. Carrera-Rodríguez, J. Segovia‐Hernández

Systems and Control Transactions2026-06-19#水素経営インパクト: コスト削減対象セクター: power
DOI: 10.69997/sct.164079
原典: https://doi.org/10.69997/sct.164079

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本研究は海水からグリーン水素を効率的に製造するための統合プロセスを設計・最適化した。太陽蒸留と二種類の電解技術（AEL、SOEC）を組み合わせ、エネルギー効率と水素製造コスト（LCOH）を評価。結果、LCOHは4.22～7.10 USD/kg、エネルギー効率は67～82%の範囲で有望な解決策を示した。

English

This work designs and optimizes an integrated process for sustainable green hydrogen production from seawater, coupling solar distillation with two electrolysis technologies (AEL and SOEC). The detailed model captures phenomenological effects, yielding LCOH values of 4.22–7.10 USD/kg and overall energy efficiencies of 67–82%, contributing to viable hydrogen production and circular economy.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本は水素基本戦略を掲げ、福島水素エネルギー研究フィールドなど水素製造に注力している。本研究成果は、国内の沿岸部での海水利用グリーン水素製造プロセス設計の参考となり得る。

In the global GX context

Globally, green hydrogen from seawater is critical for energy transition, especially in water-scarce regions. This paper's integrated desalination-electrolysis model offers a replicable design framework that could inform projects aiming to reduce freshwater dependency and achieve cost-competitive hydrogen.

👥 読者別の含意

🔬研究者:Provides a phenomenological model for integrated seawater-to-hydrogen systems, useful for process optimization and sensitivity analysis.

🏢実務担当者:Offers cost and efficiency benchmarks for designing seawater-based green hydrogen plants.

🏛政策担当者:Evidence supporting hydrogen production routes that alleviate freshwater stress, relevant for national hydrogen strategies.

📄 抄録（日本語訳）

グリーン水素は、その高いエネルギー密度、再生可能エネルギー貯蔵への柔軟性、および直接的な排出ゼロ運転により、持続可能な開発目標（SDGs 7、9、12、13）を達成するための戦略的エネルギーベクトルを構成する。しかしながら、その生産は高純度水の供給に決定的に依存しており、これは2030年までに予測される世界の水不足40%という状況において持続不可能である。利用可能な水の97%以上が塩水であることを考慮すると、淡水化プロセスと電気分解を統合することは、水資源管理における循環経済モデルへの移行に向けた不可欠な戦略となる。本研究は、塩水からのグリーン水素の持続可能な生産のための統合プロセスの概念設計、詳細モデリング、および最適化を提示する。本システムは、淡水化技術（太陽蒸留）と2つの電気分解技術（AELおよびSOEC）を結合しており、物理化学的、電気化学的、および熱力学的原理を通じてモデル化されている。目的は、エネルギー効率を最大化しLCOHを最小化する技術構成、材料、および運転条件を決定し、エネルギー移行および循環経済における実行可能な経路の開発に貢献することである。結果は、詳細モデルを用いた統合海水グリーン水素システムの実現可能性が可能であることを示している。ブラックボックスモデルとは対照的に、このモデルは現象論的効果を捉えた詳細で幾何学的に正確なシミュレーションをもたらした。これにより、エネルギー移行に貢献し、淡水消費量を削減し、その経済的実現可能性を評価するプロセスの開発が可能となる。感度分析により有望な解が明らかになり、LCOH値は4.22～7.10 USD/kg、総合エネルギー効率は67%～82%の範囲であった。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

Green hydrogen constitutes a strategic energy vector for achieving the Sustainable Development Goals (SDGs 7, 9, 12, and 13) due to its high energy density, flexibility for renewable energy storage, and direct emission-free operation. However, its production critically depends on the supply of high-purity water, which is unsustainable in the context of a projected 40% global water deficit by 2030. Given that more than 97% of available water is saline, integrating desalination processes with electrolysis constitutes an essential strategy for transitioning toward circular economy models in water resource management. This work presents the conceptual design, detailed modeling, and optimization of an integrated process for the sustainable production of green hydrogen from saline water. The system couples a desalination technology (Solar Distillation) with two electrolysis technologies (AEL and SOEC), modeled through physicochemical, electrochemical, and thermodynamic principles. The objective is to determine technological configurations, materials, and operating conditions that maximize the energy efficiency and minimize the LCOH, contributing to the development of viable routes within the energy transition and circular economy. The results shows that the viability of a integrated Seawater Green Hydrogen system with a detail model is possible. In contrast to black-box models, this model yielded a detailed, geometrically accurate simulation that captures phenomenological effects. It enables the development of processes that contribute to the energy transition, reduce freshwater consumption, and assess their economic viability. The sensitivity analysis revealed promising solutions, with LCOH values ranging from 4.22 to 7.10 USD/kg and overall energy efficiencies between 67% and 82%.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。