水素で発電する燃料電池給電型の小型モビリティ。東京工科大が未来に向けて研究開発中｜ジャパンモビリティショー2024
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PHOTO/REPORT●北 秀昭(KITA Hideaki)
東京工科大学 https://www.teu.ac.jp/
ebesah（エベサー） https://ebesah.stores.jp/
東京モーターショーは2023年より、モビリティ業界を起点とした共創プラットフォームの実現を目指し、従来の「東京モーターショー」から「JAPAN MOBILITY SHOW」に刷新。この催しは、ビジネス向けイベントとショーケースイベントを毎年交互に開催。刷新から2回目となる「JAPAN MOBILITY SHOW BIZWEEK 2024」は、ビジネス向けイベントとして実施された。
今回の「JAPAN MOBILITY SHOW BIZWEEK 2024」は、メイン開催となった技術・産業の総合展示会「CEATEC（シーテック）2024（※注1）」との併催（両イベントとも入場無料）。展示ホール2～8を使った「CEATEC 2024」に比べ、「JAPAN MOBILITY SHOW BIZWEEK 2024」は展示ホール1のみの小規模開催だったが、ブースでは各社がアイディアと工夫を凝らして開発した、注目のモデルや製品がお披露目された。
※注1：「CEATEC（シーテック）」は2024年で25周年を迎える技術・産業の総合展示会。「Toward Society 5.0」をコンセプトに、経済発展と社会課題の解決を両立する「Society 5.0」の実現を目指したソリューションなどが集結。2024年はAIを中心とした出展が多く、25周年特別企画「AI for All」も話題を呼んだ。
「燃料電池給電型」の小型モビリティ
開発：東京工科大学・工学部・機械工学科・陸海空移動ロボティクス（福島）研究室
写真は東京工科大学 工学部 機械工学科 陸海空移動ロボティクス（福島）研究室が研究・開発中の燃料電池給電型・小型モビリティ。ベース車両は特定小型原動機付自転車の電動カート「ebesah ・ChatKart（チャットカート）」というモデル（写真は四輪タイプだが二輪タイプもあり）。
この燃料電池給電型・小型モビリティは、通常のバッテリー＋電動モーターに加え、水素で発電し、モーターを動かす燃料電池を採用。水素で発電した電気エネルギーが、航続距離全体の20％程度を補う“補助電力”として利用しているのがポイントだ。
水素って危険じゃないの？
水素と聞いて“水素爆弾”“水素爆発”をイメージし、「危険では？」と思う人もいるはず。しかし水素はガソリンに比べてエネルギーが低く、常温・常圧の場合はガソリンよりも燃焼力や爆発力が低いのが特徴。2011年3月の東日本大震災時に起こった福島原発事故の「水素爆発」は、漏れ出した大量の水素が建物内で圧縮されて着火し、燃焼・爆発。結論から言えば、仮に自動車やバイクに設置されたごく少量の水素が漏れても、基本的に燃焼・爆発することはない。
燃料電池車（FCV）は市販車のトヨタ・ミライに採用
水素で発電し、モーターを動かす燃料電池車（FCV）は、国内では市販車のトヨタ・ミライに採用。燃料電池車（FCV）は、水素と酸素を化学反応させ、水にする段階で電気エネルギーを発生させるシステム。リチウムイオンバッテリーに電気を蓄えておく電動自動車（EV）のようなタイプではなく、車内に発電装置を設けているのが特徴だ。
子供の頃、理科の実験でやった「水の電気分解」を覚えていますか？ 電解質を溶かした水に電流を流すと、水は酸素と水素に分解する。燃料電池車（FCV）は、これとは逆のしくみを利用している。
燃料電池（FCV）は電動（EV）と同様、有害物質の排出はなく、出るのは水のみ。また、長時間充電が必要な電動（EV）とは異なり、短時間で燃料である水素の充填が可能なこと。加えて車両に搭載した燃料電池内で発電するため、リチウムイオンバッテリーは不要。
充填による走行距離も、燃料電池（FCV）は電気自動車（EV）より長いのがポイント。 ただしガソリンスタンドの代わりとなる「水素ステーション」の設置には、数億円という巨大なコストがかかるため、2024年現在、大きな普及に至っていない。
「燃料電池給電型」の小型モビリティ、開発の背景と目的
水素吸蔵合金を充填した容器は、低圧力（1Mpa以下）で大容量の水素を安全委貯蔵運用でき、非危険物に該当。このような特徴から、市販の可搬型・水素吸蔵合金容器から水素を供給し、燃料電池スタックを用いて、各種電動モビリティに給電するシステムが提案されている。
東京工科大学の研究室では、持続可能な社会実現に向けた水素エネルギーの使用方法を実体験で探るため、今回は電動カート「ebesah ・ChatKart（チャットカート）」に水素燃料電池システムを組み込み、動作確認を実施した。
「燃料電池給電型」の小型モビリティは、水素燃料電池システムを、トヨタ・ミライのような“メイン動力”としてではなく、あくまでもバッテリーを補助する“サブ動力”としていること（航続距離全体の20％程度）。
今回の研究開発による成果は下記の通り。
１：走行状態で全体システムの動作環境
２：各部の電力測定
３：燃料電池スタックの出力短絡制御の有無による、全体の正常動作確認
４：燃料電池スタックの排熱を、水素吸蔵金キャニスターの過熱と結露の防止に使用
今後の課題としては、
１：燃料電池スタックの出力短絡制御の有効性の検証
２：燃料電池スタックコントローラーとパワー変換器回路の設計開発
３：詳細なエネルギー評価
を予定している。
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