論文・プレプリント

Muhammad Bakr Abdelghany, Atawulrahman Shafiqurrahman, Ahmed Al-Durra +5

スマートシティと産業分野における脱炭素化に向けた水素エネルギーシステムのレビュー。水素の生産、貯蔵、利用技術を概観し、効率的な導入のための課題と機会を考察。

G. Dell’Agli, G. Cortellessa, A. De Marco +3

本研究は、工業用燃焼器においてメタンに最大35%volの水素を混合した際の排出特性を実験と数値解析で評価。リーン条件では23%volまで燃焼上の問題が生じず、水素混焼の安全な運用限界を示した。

Chenguang Li, Feng Liang, Dawei Liu +3

本論文は、水素エネルギー変換設備（電解槽、燃料電池、メタン反応器）を組み込んだ工業団地向け統合エネルギーシステム（IES）の運用最適化モデルを提案。電力・炭素・グリーン証書市場の連携を考慮し、総コスト最小化を図る。中国山東省徳州の工業団地を対象としたケーススタディにより、新エネルギー利用率89.6%達成、2.135のグリーン証書を炭素市場に転換し、コスト15,013.7元の最適運用スケジュールを実証。

Weiye Lin

本論文はアンモニアを水素キャリアとする技術を体系的にレビュー。グリーンアンモニア合成技術（電解還元、光触媒など）と、直接アンモニア燃料電池などの下流利用技術の進展を解説。経済性・環境影響分析も含め、Shippingや発電等の高排出セクターでの代替燃料としての可能性を評価している。

T. Karagiannis, E. Devlin, Aran Rafferty +7

本論文は、廃水から水素を生成するための新しい鉄-ニッケル電極触媒のグリーン合成法を報告。工業レベルの電流密度を達成し、持続可能な水素製造への可能性を示す。

Renata Włodarczyk

本レビューは、石炭依存のポーランドにおける再生可能水素の役割を検討。短中期では既存工業用水素の代替が最適であり、長期的には硬直的な部門の脱炭素に寄与する可能性があるが、系統連携やインフラ整備が条件とされる。EU政策との整合性も重要。

Chérif Adnen, Kassmi Khalil, Sofiane Bouachaoui +1

本研究は、太陽光発電と風力発電を組み合わせたハイブリッドシステムによるグリーン水素製造と、その運輸部門での利用可能性を分析。1.2MWpの太陽光パネルと800kWの風力タービンで1MWのPEM電解槽を稼働させ、年間55.8トンの水素を生産、均等化コストは5.82ユーロ/kg。システムは60時間以上の系統独立運転を実現し、CO2排出を年間1656トン削減。2030年までに化石燃料と競合可能と予測。

P. Olczak, Michał Kopacz, D. Kryzia +2

本論文は、スペインとポーランドを対象に、再生可能エネルギーの余剰電力を利用したグリーン水素および合成燃料の技術的・経済的ポテンシャルを評価した。電力システムの時間別データに基づく独自手法により、利用可能な余剰エネルギー量を定量化し、Power-to-X設備の容量係数を算出。その結果、年余剰エネルギーはポーランド886GWh、スペイン2329GWhとなり、水素製造コストはそれぞれ4.1EUR/kg、2.18EUR/kgと推定された。余剰ベ…

Abdul Haseeb Tariq, U. Amin, M. Shafie‐khah +2

本研究は、オーストラリアの再生可能エネルギーゾーン（REZ）において、グリーン水素を生産し天然ガスと混合するデュアル燃料方式のマルチエネルギーシステム（MES）を最適化する。最適システムは年5,343kgの水素を生産し、20%水素・80%天然ガスの混合を実現。北クイーンズランドREZのオングリッド構成では、天然ガス燃焼システムと比較して95%以上のCO2削減を達成した。

Jian Liang, Zhongqun Wu

水素エネルギー貯蔵は再生可能エネルギーの統合に重要だが、多額の投資と不完全な市場メカニズムが課題である。本研究は、グリーン資産担保証券（ABN）ファイナンスと前日取引を統合した二層スタッケルベルクゲームモデルを構築。マルチシナリオ分析により、低コストのABNファイナンスが水素貯蔵の価格対応力と裁定能力を向上させる一方、高コストは市場参加を抑制することを示した。金融商品を活用して水素貯蔵の競争力を高める定量的根拠を提供。

Ayman Hussein Badawi, Mohamed M. Zakaria Moustafa, Mostafa S. Hamad +2

弱い送電網における風力・太陽光発電の大規模導入による不確実性と安定性問題に対処するため、グリーン水素エネルギー貯蔵システム(HESS)の確率的計画フレームワークを提案。FVSIとSSIに基づくセキュリティ制約を最適化ループに組み込み、炭素フットプリントと電力損失の最小化を図る。改良IEEE39母線システムでの検証により、PSOやGA/PSOベースライン比で9.2%および5.3%の炭素フットプリント改善を達成。HESS設計は電解槽296.…

Xuebin Luan, Zhiyu Jiao, Haoran Liu +4

本研究は、100%再生可能エネルギーによるオフグリッド水素製造システムを、高時間分解能のデータと最適化フレームワークで評価。ハイブリッド風力・太陽光発電とマルチタイムスケール蓄電（短期・長期・季節）の組合せにより、水素製造コスト(LCOH)を最大40%削減。好条件地域で2.45$/kg達成し、2030年までに3$/kg目標が複数地域で可能と予測。不確実性を考慮すると実コストは5-15%増加見込み。

M. Ali, Nobonita Sarkar, Md. Esmay Azam +3

本研究では、太陽光・風力・バイオガスなどと水素貯蔵を組み合わせたオフグリッド島嶼向けマイクログリッドの技術経済・環境評価を実施。エネルギーコスト$0.0794/kWh、純現在コスト$333,733、NET負の二酸化炭素排出-42.7kg/yrを実現。デマンドレスポンスにより年間19,802kWhの省エネ、水素統合で余剰再生エネ1,971,487kWhを削減し、システムの安定性と経済性を実証した。

Hanan Al-Dulymi, G. Alobaidy, Thamer Athmiel

本レビューは、グリーン水素が気候変動対策の鍵として注目される背景を解説。欧州や日本を含む各国の水素経済政策と、燃料電池車や産業利用への応用を概観する。水素の特性と抽出の課題にも触れている。

Luciana Tapia Rattaro, Y. F. Khalil

本論文は、脱炭素化が難しい産業セクターにおけるグリーン水素の役割に着目し、アルゼンチン・パタゴニア地域を事例に社会的課題を分析。社会的LCAと水素正義アプローチを統合し、人権、労働条件、地域コミュニティへの影響など6つの社会的カテゴリーを評価。従来のLCAツールでは見落とされがちな地域固有の課題を特定し、政策提言を行う。

Vladimir M. Nikolić, Katarina Dimić-Mišić, Slađana Lj. Maslovara +4

本レビューは、アルカリ水電解の基本原理、電極材料、触媒開発を包括的に解説。特に、運転中に電解液へ遷移金属イオンを添加する「その場イオン活性化」戦略に焦点を当て、Ni-Co-Mo系が水素発生反応を大幅に向上させるメカニズムを電気化学測定と表面解析に基づき明らかにした。この手法は低コストでスケーラブルなグリーン水素製造の効率化に貢献する。

M. Vichitra, M. Sunil Kumar, N. Beemkumar +5

本レビューは、バイオマスと有機固形廃棄物から水素を製造するための熱化学的および生物的変換経路の進歩を総合的に評価する。ガス化、熱分解、水蒸気改質などの熱化学的手法と、酵素加水分解、発酵、生物光分解などの生物学的プロセスの両方を、反応機構、効率、統合の可能性に焦点を当てて検討している。原料の変動性、触媒設計、環境影響などの課題を議論し、持続可能な水素経済への展望を示す。

T. A. Tivfa, A. Shuaibu, Hussein A. Mohammed +2

本研究では、太陽熱発電（SPTおよびPTC）とPEM電解槽を組み合わせたグリーン水素製造のコスト分析と最適化を実施。各種サイクル構成を比較し、LCOHは7.78～17.76$/kgと試算。容量係数が性能に最も影響し、多目的最適化により効率向上と低コスト化を達成。

Asad Ali, Leif J. Jönsson, Xiaoyan Ji +2

本ミニレビューは、リグニン由来のフェノール類の価値化とグリーン水素製造を電気化学的に結合する技術について概説する。最新の触媒や反応機構を整理し、再生可能な化学原料とクリーンエネルギーを同時に生産する統合プロセスの可能性と課題を示す。

Subhajit Bhattacharjee, Kuldeep Mamtani, Harshal Chaudhari +4

本論文は、中間温度水電解（ITWE：100〜400℃）がグリーン水素製造の最適解となる可能性を探る展望論文である。低温（アルカリ、PEM）と高温（SOEC）の間で効率と耐久性のバランスを取るITWEに焦点を当て、熱電気化学、工学的課題、技術商業上のトレードオフを批判的に分析し、大規模展開に向けた将来の研究方向を提案する。