FCV・HDV用燃料電池技術開発ロードマップ(製品・システム)
システム仕様
高圧水素*16
目標仕様1
高貯蔵効率仕様
質量密度
体積密度
コスト
6 wt%
20 g-H2/L*17
14 万円/kg-H2
10 wt%
28 g-H2/L*17
4 万円/kg-H2---15 wt%
29 g-H2/L*17*18*19
2 万円/kg-H2
FCスタック性能
I-V要求性能(1セル)
BOL:0.84V@0.2 A/cm2
BOL:0.66V@3.8 A/cm2
作動温度範囲
起動最低温度:-30°C
作動最高温度:90-95°C
起動最低温度:-30°C(外気)
作動最高温度:105°C
(冷却水出口温度)
入口湿度
耐久性 無交換(15年以上) 無交換(15年以上)
Pt量 0.05~0.1g/kW
コスト
FCシステム 0.4 万円/kW
(内.FCスタック) 0.2 万円/kW
水素貯蔵システム 14 万円/kg-H2 4 万円/kg-H2LCAFCシステム仕様
FCシステム出力密度 0.24 kW/L*5 0.60 kW/L*6 0.75 kW/L*6 0.80kW/L*6
FCスタック性能*7
I-V要求性能(1セル) *8
BOL:0.77V@1.63 A/cm2
EOL:0.72V@1.76 A/cm2
BOL:0.76V@2.18 A/cm2
EOL:0.71V@2.37 A/cm2
BOL:0.86V@2.29 A/cm2
EOL:0.81V@2.44 A/cm2
作動温度範囲
起動最低温度:-30°C
作動最高温度:90-95°C
起動最低温度:-30°C(外気)
作動最高温度:105°C
(冷却水出口温度)
起動最低温度:-30°C(外気)
作動最高温度:120°C
(冷却水出口温度)
起動最低温度:-30°C(外気)
作動最高温度:120°C
(冷却水出口温度)
入口湿度 20%RH 12%RH 12%RH
耐久性 約4,100時間*9 50,000 h 50,000 h 50,000h
コスト
FCシステム 0.9 万円/kW*10
(内.FCスタック) 0.45 万円/kW*10
Pt量 0.19 g/kW*11 0.13 g/kW*12 0.07 g/kW*13*14
水素貯蔵システム仕様
高圧水素*16
目標仕様1
高貯蔵効率仕様
質量密度
体積密度
コスト
6 wt%
20 g-H2/L*17
14 万円/kg-H2
10 wt%
28 g-H2/L*17
4 万円/kg-H2---15 wt%
29 g-H2/L*17*18*19
2 万円/kg-H2
高圧水素*16
目標仕様2
低コスト仕様
質量密度
体積密度
コスト------
4 wt%
28 g-H2/L
2 万円/kg-H2
4 wt%
29 g-H2/L
(1 万円/kg-H2)
液体水素*16
(水素量≧70 kg)
質量密度
体積密度
ホールドタイム--
2 日未満(現在)*21---20~30 wt%*20
35 g-H2/L
5 日以上*21
30~40 wt%*20
40 g-H2/L
7 日以上*21
貯蔵材料
システム*16
質量密度
体積密度------
′50年 8 wt%以上,
70 g-H2/L以上@1 MPa以下*17LCA製品目標(HDV) FCシステムは大型トラック(2030年頃:25トンクラスまで、2035,40年頃:44トンクラスまで)を対象に目標を検討し、船舶(内航貨物船、沿岸旅客船)、鉄道(2両編成)、油圧ショベル(20 トン/13 トンクラス)、
農業用トラクタ(50 kWクラス)、フォーク リフト(1-2 トンクラス)の各アプリケーションに対して成立する共通目標として設定
水素貯蔵は大型トラック、船舶(内航貨物船、沿岸旅客船)、鉄道(2両編成)、油圧ショベル(20 トン/13 トンクラス)、農業用トラクタ(50 kWクラス)、フォーク リフト(1-2 トンクラス)の各アプリケーションを対象にし
た各々の製品目標の検討と、各貯蔵技術目標が網羅的に成立性することを確認し目標として設定
ボリュームゾーン向けの
FCVの投入
FCVの本格的な普及拡大(FCVの世界最速普及)
多数車種へ拡大
・燃料電池スタック供給による適用
範囲の拡大、低コスト化の加速
・スタック、周辺機器の製造・供給プレーヤーの拡大
スタック排熱量大幅削減
高出力密度化
低コスト化
高耐久化
普及シナリオ(FCV)
車種展開を想定しセダン以外のSUV、バン、ピックアップも対象に目標を検討。今後具体的な目標値を設定する。
製品目標(FCV)
各社単一車種
・国内約8千台(累計)
・グローバル約6.5万台(累計)
車両導入支援
カーボンニュートラル達成レベル
コンベ相当(数値検討中)
数値検討中につき
2017年公開の数値を記載
2040年頃のHDV目標並みか
技術開発課題と合わせて今後、
目標値の具体化予定
起動最低温度:-30°C(外気)
作動最高温度:105°C〜120°C
(冷却水出口温度)
コンベ相当(数値検討中)
資源循環可能となる
レベルへ更なるPt量低減*14
効率向上による燃費改善と
出力密度向上によるFC小型化
カーボンニュートラル達成レベル
未来社会に相応するレベル*15
【 備 考 】
*1 IEA "Net Zero Roadmap – A Global Pathway to Keep the 1.5°C Goal in Reach"等の将来見通しに基づき市場規模を試算(FCVおよびFCトラック搭載の総容量)(解説書1.2を参照)
*2 国土交通省「2021年度における運輸部門における二酸化炭素排出量」より引用
*3 経済産業省「モビリティ分野における水素の普及に向けた中間とりまとめ」(2023/7)より引用
*4 IEA, "Net Zero Roadmap - A Global Pathway to Keep the 1.5°C Goal in Reach"等の将来見通し等に基づいた推計値(解説書1.2を参照)
*5 現行の市販FCモジュールのカタログ値から算定(定格出力80 kW、システム容積約328 L)
*6 各アプリケーションのFC最大出力/FCシステム搭載スペースで算出し、最も厳しい値を設定(解説書2.3.2参照)
*7 各アプリケーションの使用環境・使われ方・耐久性・冷却性能・搭載性を満たす共通の2030年頃のスタック目標を設定(解説書2.2.2, 2.2.3参照)
*8 大型トラックの製品要件から導出された2030年頃、2040年頃の目標I-V特性上の熱定格動作点(解説書1.3参照)
*9 DOE Hydrogen and Fuel Cells Program Record #20005, "Automotive Fuel Cell Targets and Status", Aug. 2020
*10 大型トラック年産10万台前提のコスト、水素貯蔵システム、二次電池、インバータ、モータ等の電動化部品を含まない(解説書2.3.1参照)
*11 Pt目付量0.24 mg/cm2(空気極0.2 mg/cm2, 水素極゙0.04 mg/cm2)としてスタック1基あたりの定格出力114 kW, MEA面積273 cm2, 330セルを前提条件とした数値
*12 Pt目付量0.22 mg/cm2(空気極0.18 mg/cm2, 水素極゙0.04 mg/cm2)としてスタック1基あたりの定格出力186kW, MEA面積283 cm2, 396セルを前提条件とした数値
*13 Pt目付量0.14 mg/cm2(空気極0.12 mg/cm2, 水素極゙0.02 mg/cm2)としてスタック1基あたりの定格出力190 kW, MEA面積293 cm2, 330セルを前提条件とした数値
*14 2050年にはPtの資源循環可能なレベルまでの低減が必要(解説書2.3.3参照)
*15 シェアリング、自動運転等の社会の変化に相応する耐久性
*16 水素貯蔵システムの目標値は補機を含まない
*17 水素貯蔵密度はL/D≒5の容器の目標とする
*18 超高強度のFRP用繊維、IoT、DX技術を活用した検査技術とそれによる貯蔵容器の安全率等規制緩和などもあわせて目指す想定
*19 HDV・FCV以外の産業用アプリケーションでは、運用現場への水素供給手段の整備課題への対応が前提となる
*20 液体水素貯蔵の質量密度目標値については、用途、仕様ごとに決定
*21 2044トントラック向けタンク(水素必要量70~90kg)のホールドタイムとして目指す目標値
人材育成
2035年頃の目標は
今後検討予定
・研究人材確保(若手研究者への重点投資、キャリアパス整備、雇用機会確保、
海外連携・人材流動)
・異分野融合のチーム型研究、俯瞰・統合研究プログラムダイレクタの育成
・産官学連携・人材流動による若手を中心とした研究者育成
(サバティカル、社会人博士、産学クロスアポイントメント)
現在 2030年頃 2040年頃
2035年頃
数値検討中
普及シナリオ(HDV)
・国内はバス(約130台)・フォー
クリフト(約400台)で先行、トラッ
ク、鉄道、船舶で試験運転・技
術実証の開始、海外でも幅
広いHDVで実証段階、鉄道、
フォークリフトは商用運転開始、
航空用システム開発も本格化
・国内運輸部門のCO2排出
量1.85億トンの内、HDVで
56%(内、トラック40%)*2
・【2050年】燃料電池
HDVによる運輸部門
のカーボンニュートラル実
現に貢献
・FCトラックのグローバル
市場規模100万台以
上/年 *4
燃料電池HDVの本格普及開始
燃料電池HDVの初期導入 HDV領域のカーボンニュートラル実現
・国内外の主要国で大型トラックを
はじめ、船舶、電車、建機・農機
など他のアプリケーションへの本格普
及の開始
・国内運輸部門のCO2排出量低
減に向け、FC商用車は小型トラック
(総重量8トン以下)で累計1.2〜
2.2万台、大型トラック(総重量8トン
以上)で累計5千台程度 *3
市場規模*1 2GW程度(FC容量) 60GW程度 150GW程度 300GW程度
燃料電池HDVの普及加速(2030〜2040年)
補助金支援も含めて緩やかに市
場拡大、多用途展開で市場形成
水素供給が充足、FC原価
も下がり市場拡大
燃料パリティに近づき更に
市場拡大
低価格なクリーン
水素が大量流通
【2050年】市場
規模5兆円以上
(FC・水素貯蔵
システム)(製品36
兆円以上)
・更なる技術開発進展(DX本格活用による開
発の加速・効率化、等)
・幅広いHDVアプリケーションへ本格普及、FC・水
素貯蔵システムの大量供給によるコスト低減が加速・水素供給価格の低下によるTCO低減
・技術開発の
推進(DX活用
による開発競
争力確保)
・多用途活用
に向けた技術
実証の拡大
I-V要求性能(1セル) BOL:0.77V@1.63 A/cm2
EOL:0.72V@1.76 A/cm2
BOL:0.761V@2.18 A/cm2
EOL:0.706V@2.37 A/cm2
BOL:0.86V@2.29 A/cm2
EOL:0.81V@2.44 A/cm2
温度範囲(膜面) 〜90-95°C -30°C〜120°C -30°C〜125°C -30°C〜125°C
耐久性 50,000 h 50,000h 50,000h
主要材料目標*1
空気極Pt目付量 0.17 mg/cm2 0.20 mg/cm2 0.178 mg/cm2 0.12 mg/cm2
空気極触媒質量活性 500 A/g @80°C, 100%RH 1,740 A/g @80°C, 100%RH 4,630 A/g @80°C, 100%RH 39,000 A/g @80°C, 100%RH
Pt溶解速度 1倍 1/2倍 1/30倍
電解質膜厚さ 8μm 5μm 1μm
電解質プロトン伝導率
0.106 S/cm @80°C, 80%RH
0.018 S/cm @120°C, 30%RH
0.12 S/cm @80°C, 80%RH
0.032 S/cm @120°C, 30%RH
0.05 S/cm @120°C, 30%RH
0.15 S/cm @55°C〜125°C,
12%RH
ガス拡散抵抗 67 s/m @80°C, 80%RH 28 s/m @80°C, 80%RH 26 s/m @80°C, 80%RH 26 s/m @80°C, 80%RH
・実験・解析データによるモデル検証
・電極反応機構、物質移動、触媒層形
成等の原理探索、解析現象・スケール拡大・トランススケールシミュレーションの材料・プロセス設計
への適用、モデル検証の加速
・新材料に対するセル性能・劣化解析
(解析)
(計算科学)
材料系*3
(触媒)
(電解質材料)
(MEA・触媒層)
(GDL/MPL、
流路等)
(セパレータ・
シール等)
現象・機構解明
新規GDL/流路のコンセプト検討
新規アルゴリズム・計算手法研究による飛躍的な計算精度・計算速度向上(量子計算技術の活用等)
計算DB検討・ス
クリーニング技術
(性能・安定性)
・計算スクリーニング技術高度化、材料探索 ・材料探索空間拡大に伴う計算DB拡張
目標達成に向けた
技術開発課題*2
・トランススケールシミュレーションの拡張(材料からシステ
ムまでの統合解析、加速劣化予測、等)
・新材料に適応した部材・セルスタックの最適設計
(注)材料のポテンシャルの
科学的な理解を軸に分
類、材料種を特定する
ものではない*5
FCV・HDV用燃料電池技術開発ロードマップ(FCスタック)
2025年頃 2030年頃 2040年頃
2035年頃
低温作動、
耐久性向上、
不純物耐性
高耐久化技術開発、廃棄製品から
の貴金属リサイクル技術確立、高温対
応新規触媒量産化
新奇貴金属活性サイト、超低白金(アルカリ雰囲気、(単原子/数原子触媒活性サイト))
随伴水を伴わない材料の膜化技術の検討
膜化技術のプラットフォーム化、超薄膜化、MEA製造技術におけるWEBハンドリング
システム・BOP
冷却性能向上、・高温作動対応のエアコンプレッサ、加湿
器の開発、補機消費電力低減(エアコンプレッサ、水ポン
プ、DC/DCコンバータ、ラジエータファン)
現行原理極限触媒(高活性・Pt溶出抑制)、
高機能アノード(ラジカル抑制・不純物耐性)、超高
耐久・高機能担体 (@広温湿度作動)
現行原理極限触媒量産化
高機能アノード量産化
超高耐久・高機能担体量産化
低温作動、耐
久性向上(ラジ
カルクエンチ剤)
高耐久化技術開発
新材料開発*4、F系、HC系ポリマー構造・性能相関解明、随伴水を伴う膜の高度化
理想的な触媒層構造、触媒層ガス拡散抵抗低
減、性能を引き出す触媒層プロセス、MEA耐久
性確保
FCスタックの高出力化・高耐久化
高耐久化技術開発
高速・廉価生産可能な材料開発
加速評価、寿命予測解析技術
薄GDL化、GDLフリー、GDL機械特性確保、リブ
下拡散改善、低コスト多孔体流路、GDL電子伝
導・熱伝導性向上
薄膜化と耐久性の両立(新材料に対応するラジ
カルクエンチ剤・補強層、製膜性)
新規触媒層・MEA構造のコンセプト検討 新材料系対応触媒層、新材料MEA製造
プロセス検討
新材料対応触媒層、新材料MEA量産技
術開発
新規触媒層対応GDL/流路検討 新規GDL/流路最適設計
MEA高耐久化のための設計
PFAS規制(案) 移行期間
(1.5年)
制限適用猶予
(5年) 制限適用審議
制限適用猶予の延長の可能性(最長7年)
MEA/触媒等評価技術確立、広温湿度領域評価
手法確立、高温下計測技術確立・マルチモーダル解
析技術の確立とデータベース設計、計算による設
計・スクリーニング、MIによる材料候補の提示、自
動・自律実験による探索、参照データ拡充
低温作動、耐久性向上、
アイオノマ被覆形態制御、
触媒層構造最適化
ガス拡散抵抗低減、他部
材との組合せによるGDL・
MPLの機能最適化
高耐食性、低接触抵抗セ
パレータ開発、広作動条件
対応ガスケット・接着剤開発
非白金(酸窒化物等,貴金属に代わる新奇表面サイト)
解析・計算科学・DX
のキーアイテム
マルチモーダル解析の活用とデータベースの改良・
材料スクリーニングと予測、計算による設計・スク
リーニング、トランススケールシミュレーション、 MIによる
材料候補の提示、自動・自律実験による探
索、参照データ拡充
DX実装による高速・大量データ生成、トランスス
ケールシミュレーション、MIによる要因分析・学理探
索・現象解明
セル性能・劣化解析、触媒層形成シミュ
レータ、システムシミュレータ(MBD)開発
機械学習等によるシミュレーションの大規
模化・高速化、階層連結モデル構築
高温における解析環境の構築、計算予測、PIに
よる膜化条件探索、 MIによる材料候補の提示、
自動・自律実験の検討
MIに対応できる計測技術、計算予測、 PIに
よる膜化・製膜条件探索、 MIによる材料候
補の提示、自動・自律実験による探索、参
照データ拡充
オペランド計測+DX技術、 PIによる成膜条件
探索、MIによる要因分析・学理探索・現象
解明
RDEとMEAの性能差要因の解明、ガス(水蒸気)
の解析、計算スクリーニング、熱・電子・ガス(水蒸気)、
プロトンのトランススケール解析、応力解析、劣化予測、
PIによる調合・塗工・乾燥・MEA化検討
シミュレーション・DXによる加速、組み合わせ、構
造、局所構造計測、計算による設計、 PIに
よる調合・塗工・乾燥・MEA化条件探索
オペランド計測+DX技術、局所構造計測、計
算による設計、 PIによる調合・塗工・乾燥・
MEA化条件探索
ガス(水蒸気)の解析、計算スクリーニング、応力解析、
PIによる調合・塗工・乾燥検討
シミュレーション・DXによる加速、組み合わせ、構
造、局所構造計測、計算による設計、 PIに
よる調合・塗工・乾燥検討条件探索
オペランド計測+DX技術、局所構造計測、計
算による設計、 PIによる調合・塗工・乾燥検
討条件探索
解析・計算科学・DX
のキーアイテム
解析・計算科学・DX
のキーアイテム
解析・計算科学・DX
のキーアイテム
薄膜の大面積化、Roll to Roll化
MEA性能向上技術の確立
流路も含めた全体設計
スケーリング則打破触媒、超高耐久性・Pt
非溶出・非白金モデル触媒
現在
2030年目標 2035年目標 2040年目標
(注)PFAS規制はパブコ
メが反映され撤廃される
可能性もある
凡例
実用化技術開発
新学理に基づくコンセプト・技術シーズ確立
評価・解析技術の高度化・機能拡張
要素技術開発
評価・解析技術の拡張・応用
【 備 考 】
*1 現在は第二世代MIRAI(乗用車)の値。I-V要求性能を達成するための材料目標の詳細については別途記載(解説書1.4および解説書2.5.3を参照)
*2 2030年および2035年頃までのFCスタックの生産技術開発課題は「FCV・HDV用燃料電池技術開発ロードマップ(FC生産技術)」を参照
*3 FCスタックの冷却水出口温度に対して電解質膜面の温度は最大で+5~10°C、広範囲な作動温度に対する材料開発が必要(解説書2.5.3および解説書2.6.1〜2.6.3を参照)
*4 55(高RH)〜125°C(RH12%)でのプロトン伝導性確保が前提(解説書2.5.3を参照)
*5 材料開発の方向性に関する詳細については解説書2.6.1〜2.5.3を参照
新規シーズ・新学理探索
基盤構築・手法基礎研究
【放射光軟X線】・触媒表面反応/界
面解析技術の構築
・材料探索・プロセス最適化のためのオペランド計測、データ統合
技術の開発
【放射光硬X線】・プロセス・生産技術
解析技術の開発
【中性子】・その場イメージング技術・散
乱解析技術の高度化
・触媒材料の創成と機能発現の(自動)解
析、MI/PI解析との連携
・触媒材料創生と機能発現の(自動)解析
の拡張、MI/PIでの活用
・電解質材料創生と成膜プロセス、劣化現象
の(自動)解析、MI/PIとの連携
・電解質材料創生と成膜プロセス、劣化現象
の(自動)解析の拡張、 MI/PIでの活用
既存解析ツールのプ
ラットフォーム化
高度現象解析技
術の開発と材料
開発/プロセス解析
への適用
量子ビーム施設・先端電子顕微鏡の高度化に伴う解析基盤技術の開発
・触媒層とプロセス、GDL/流路設計、生産技
術課題の(自動)解析、PIとの連携
・触媒層創生とプロセス、生産技術課題解析
の拡張、PIでの活用
計測インフォマティクスによる計測の高速化と高度化
高温動作可能な技術
高温動作可能な材料適用、表面処
理、低コストと性能の両立、低コスト流
路成形技術
普及シナリオ
(HDV)
HDVコスト目標
FCシステム
FCスタック
0.9万円/kW*1
0.45万円/kW
更なるコスト低減
普及シナリオ
(FCV)
FCVコスト目標
FCシステム
FCスタック
0.4万円/kW *1
0.2万円/kW
更なるコスト低減
製造能力目標
HDV+FCV※(注記)
3万台/年
(公表値)
→7万台/年→21万台/年
*FC HDVとFCV混流
21万台/年 32万台/年 → 50万〜120万台/年
ライン原単位
(想定規模)
2,500台/
月/ライン
6,000台/月
1か所→3か所程度
6,000台/月
3か所程度
7,000台/月
4か所程度
→ ×ばつ複数か所
生産速度
(タクトタイム)
枚葉工程 1.3 秒/セル*6
連続工程 6 m/分*7
0.5 秒/セル*6
15m/分*7
0.4 秒/セル*6
19m/分*7
→ 0.33秒/セル*6
→ 25m/分*7
加工費低減目標
材料費低減目標100%100%
▲さんかく70%*5
▲さんかく70%
▲さんかく72%*5
▲さんかく72%
▲さんかく74%*5
▲さんかく74%
工場エネルギグリーン化 50%程度 80% → 100%達成
達成すべき
生産技術課題
(FCスタック)
5年 5年
触媒調合
触媒塗工乾燥
MPL塗工乾燥
MEA化
セル化
エージング
流路形成
表面処理
品質検査
【燃料電池HDVの初期導入段階】
・国内バス、フォークリフト等数百台
・トラック、鉄道、船舶で試験運転・技術実証
【HDV初期導入開始段階】
・燃料電池HDVトラック、船舶等への本格普及開始
・欧州10万台 国内数万台
【HDV領域のCN実現】
・FC HDVトラックグローバル
1,500万台*2
【FCV初期導入開始段階】
・国内7,500台程度
【FCV本格普及開始段階】
・国内普及目標FCV80万台相当*3 ・国内普及推定約FCV200万台相当*8
【FCV領域CN達成時期】
・FCV 300-600万台*4
凡例
実用化技術開発
新学理に基づくコンセプト・技術シーズ確立 要素技術開発
【 備 考 】
*1 NEDO燃料電池・水素技術開発ロードマップ -FCV・HDV用燃料電池ロードマップより(DOE2030年目標値を参考として設定されている)
*2 Hydrogen Council 「Hydrogen Scaling up」等に基づいた推計値
*3 METI 水素・燃料電池戦略ロードマップ
*4 FCCJ(燃料電池実用化推進協議会)が2015年公表のIEA 「Technology Roadmap Hydrogen and Fuel Cells」を参考に策定した目標台数(2050年の目標である温室効果ガス排出量80%削減に貢献すべく設定した
数値、大幅な技術進展を期待したハイシナリオでは600万台)
*5 DOE Mass Production Cost Estimation of Direct H2 PEM Fuel Cell Systems for Transportation Applications:2018 Update
現在コストと2030年コスト予測値の比率、材料費と加工費とも同率で70%低減する前提、2050年までにDOE Ultimate targetを達成するための低減率として2035年以降の値を設定
*6 試算の仮定 スタック仕様 125kW、300セル、電極面積250cm2、20日稼働、2直生産および生産数量(台/月)よりタクトタイムを試算
*7 試算の仮定 電極面積250cm2 ×ばつ130で*3稼働条件で製造した場合、生産数量(台/月)短辺長より塗工速度を試算
*8 IEA "Net Zero by 2050" における運輸部門の水素消費量の増加分から比率で推定した値
*9 PIの適用先については、現時点で特定された生産技術のボトルネックから具体的に対応が想定される技術課題のみを記載
新規シーズ・新学理探索
FCV・HDV用燃料電池技術開発ロードマップ(FC生産技術)
現在 2030年頃 2040年頃
2035年頃
コンベ相当(数値検討中)
コンベ相当(数値検討中)
インク物性計測技術の確立
(インライン)
連続インク製造技術の確立
位置決めの高速化、高精
度化
プレス連続成形技術の高精
度化・高速化
触媒クリーニング手法の確立
電解質湿潤
過程の原理
解明
異物金属
検査方法
の探索
高速異物金属検査技術
の確立
オンボードエージングプロトコルの確立
・低コンタミ材料の活用
・コンタミ物質の付着防止
・予備湿潤
・触媒クリーニング
塗布膜厚さ測定の高速化
塗布欠陥検出の高速化
触媒インクの均一分散状態
の見える化技術の確立(高
度解析・放射光)
触媒層ミクロ構造制御手法
の確立
計測・定量
技術探索
(イオノマ分散
状態、触媒
インク構造、イ
ンクの静的・
動的特性)
触媒インクの塗工乾燥条件へのPI適用手
法の確立*9
触媒調合・新塗工技術への
PI適用手法の確立*9
新規材料に対応するプロセ
スシミュレーション技術の確立
乾燥レス化技術の探索 乾燥レス化技術の確立
極薄電解質膜のロール搬送技
術の確立
乾燥レス化技術の高速化
極薄触媒層のロール搬送技術の高速化
新規触媒インクの塗工技術の高速化
コンタミ成分
の分析手法
の探索
触媒コンタミ
成分の付着
要因の特定
予備湿潤技術の確立
低コンタミ材料を活用したエー
ジング技術の確立
コンタミ物質の付着防止技術
の確立
コンタミ付着形態観測技術の
確立
リーク検査技術の高速化
塗布膜厚測定技術、塗布
欠陥検出技術の確立5年ウェブハンドリン
ク技術の探
索、コンパー
ティング技術
の改良
MEA化・セル化へのPI適用
手法の確立*9
加圧加熱工法の高度化
高速ハンドリングの確立
高速把持位置決め技術の
確立
シール性検査
プロトコルの確立新規シール材を活用したMEA化工程の高速化
界面接合の高速化と高接
着性の両立技術の確立
新規シール材料の成形技術
の確立
コンパーティング技術の革新化
型レス切断技術の確立
微細パターン流路形成技術
適用手法の探索
プレス加工技術の高精度・
高速化
微細パターン流路形成技術
の確立
スクリーン印刷等の高速化技
術の確立
メタル+カーボン等の高耐蝕材
料・表面処理後材料の加
工技術の確立
微細パターン流路形成技術の高速化
表面エネルギー・親撥水性・
の制御技術の向上
ロールtoロール高速表面処理技術の確立
表面処理のナノ欠陥検出技
術の確立
低真空表面処理技術の探索低真空表面処理技術の確立表面処理の高耐久・低抵抗化表面処理のナノ欠陥検出技術の高速化
抵コスト・高ハンドリング基材の導電性・耐蝕性を確保する表
面処理・改質技術の確立
表面欠陥検出技術の探索
凡例 実用化技術開発
新学理に基づくコンセプト・技術シーズ確立 要素技術開発
【 備 考 】
*1 水素貯蔵システムの目標値は補機を含まない
*2 水素貯蔵密度はL/D≒5の容器の目標とする
*3 超高強度のFRP用繊維、IoT、DX技術を活用した検査技術とそれによる貯蔵容器の安全率等規制緩和などもあわせて目指す想定
*4 HDV・FCV以外の産業用アプリケーションでは、運用現場への水素供給手段の整備課題への対応が前提となる
*5 液体水素貯蔵の質量密度目標値については、用途、仕様ごとに決定
*6 44トントラック向けタンク(水素必要量70~90kg)のホールドタイムとして目指す目標値
新規シーズ・新学理探索
コスト低減+質量
貯蔵密度向上
(目標仕様1)
高強度炭素繊維(6 GPa級)の実用化技術開発
FCV・HDV用燃料電池技術開発ロードマップ(水素貯蔵システム)
2025年 2030年頃 2040年頃
2035年頃
革新材料
革新タンク構造・
工法・材料
高強度炭素繊維
高機能マトリックス材料(エポキシ系)
炭素繊維の高強度化(6〜8 GPa級&/or高弾性率)
やCNT等短繊維を活用した撚り糸等の炭素系高強
度繊維の研究
炭素系高強度繊維(6〜8 GPa級&/or高弾性
率)使用法の実用化技術開発
炭素繊維の高強度化(6〜8 GPa級&/or高弾性率)
やCNT等短繊維を活用した撚り糸等の炭素系高強
度繊維向けマトリックス樹脂の研究
繊維強度発現率の向上を実現する、マトリックス
樹脂と高強度繊維との複合化による実用化技
術開発
炭素繊維使用量低減構造 ▶ 新CFRP積層構造
CFRP最低使用量設計をはじめとする積層構造最
適設計手法の確立、量産化技術開発
多給糸・ブレーディング・ATP等による連続繊維積層技
術の開発。熱可塑性樹脂を含む、新規マトリックス材の
開発とセットで。
新規FRP積層方法および新規材料とセットでの
実用化技術開発
非FW構造タンク用高強度継手構造の開発
新コンセプト 分割成形・接合構造容器の開発
高圧容器の接合構造の実用化開発
新コンセプト 分割成形・接合構造容器の実用化
型内樹脂充填、内圧成形技術、成形速度向上技術
の開発
プレス成形や連続引抜成形など分割・接合構
造容器にも対応可能な製造技術の開発、検
査・保証の理論構築
炭素繊維使用量低減構造 ▶ 高効率成形方法
CFRPのガスバリア理論の構築とCFRPの耐漏洩設計
と高ガスバリア性を有する高靭性マトリックス樹脂の開発
ライナーレスタンクの製造法の確立と実証
新樹脂開発と高負荷荷重を繰り返すFRP容器への
適用に向けたガスバリア性の成立条件と原理立証研
究(新コンセプト立案)
新樹脂材料開発およびFRP成形法の研究
ガスバリア構造 ▶ ライナーレス
薄膜ライナーを想定したガスバリア性に優れた高破断伸
度材料の研究開発
薄肉ライナータンクの構造・生産技術開発および強
度・漏洩評価技術確立
ライナー塗工成形向け、材料および生産技術開発(現
場重合・金属メッキなども含む)
ライナー塗工成形向け、材料および生産技術実証ガスバリア構造 ▶ 薄肉ライナー
ライナーレスランクの実証
低コスト仕様タンク
(目標仕様2)
応力分担材の
低コスト化(炭素
繊維使用量の
大幅低減)
マルチロードパスを併用した非FWタンク構造の研究
マルチロードパスを併用した非FWタンクの実証およ
び安全基準の理論提案
マルチマテリアル・マルチロードパス設計
構造・材料・製造を考慮したタンク構造およびタンクシステ
ム構成部品の要素研究
細部設計および製造基本工程に関わる研究
開発。リアルワールドを想定する検証実験
タンクシステム構造の最適化設計(BOP:Balance of Plant 含む)
安全率・認証試
験条件等適正化
(目標仕様1,2共通)
認証試験条件
等適正化に資
するタンク損傷
のモデル化
実タンクCFRP疲労現象観察技術
CFRP疲労現象観察技術確立
シリーズ試験のモデル化と残存寿命予測モデルの確立
各種環境条件性能予測手法・仮想試験技術の確立
シリーズ試験の最適化と実証
仮想試験による最適設計手法の実用化
標準TP試験法の確立 標準TP試験運用提案と普及化
認証試験(シリーズ試験)の仮想試験技術の確立と残存寿命予測モデル
最適安全率の定義とそれを目指した技術体系の構
築(許容損傷確立に応じた安全率設定)
高圧容器のリアルタイムモニタリング技術開発(通信・
自動運転対応)
製造時のバラツキと破損確率を考慮した最適安全率の定義
タンク設計・製造のDX技術開発(シミュレーション・計測・PI
連携)
タンク設計・製造のDX技術実証(設計・製造のデ
ジタル基盤構築)
寿命設計とヘルスモニタリング・検査データのデジタル連携
技術の基本構想・アーキテクチャー研究
実車搭載タンクを想定したSHM(Structural
Health Monitoring)技術確立および検査データ
を用いたDX技術開発およびSHM利用を前提
とした安全率適正化
ヘルスモニタリング技術・運用と設計思想
タンクの長期使用のDX技術実証
(長期使用時のデジタル基盤構築)
タイプ4容器のLBB(Leak Before Burst)構造理論の
構築と手法開発
LBB構造のタイプ4タンクへの適用と標準化およ
びLBBが成立するタンクに対する安全設定
LBB(Leak Before Burst)運用
ON/OFFボード非破壊検査技術提案
ON/OFFボード非破壊検査による寿命管理の
運用法提案
ON/OFFボード非破壊検査(検査による寿命延長管理)
安全率適正化
とそれに向けた
市場不具合防
止および設計
思想の確立
環境負荷低減
寿命・残留性能予測評価技術(FRP・循環素材)高
圧容器の長寿命設計による環境負荷低減の実用化
研究
長寿命化
残存寿命予測
修理・修復手法開発(FRP・循環素材)
修理・修復技術を適用した長寿命タンクの実用
化提案
修理・修復
自己修復・自動検知
タンク用スマート材料(自己修復・自動検知等)の基礎研究タンク利用環境下でのスマート材料(自己修復・自
動検知等)コンセプトの機能確認
スマート材料(自己修復・自動検知等)のタンク構
造への適用
高圧水素*1
目標仕様1
高貯蔵効率仕様
質量密度
体積密度
コスト
6 wt%
20 g-H2/L*2
14 万円/kg-H2
10 wt%
28 g-H2/L*2
4 万円/kg-H2---15 wt%
29 g-H2/L*2*3*4
2 万円/kg-H2
高圧水素*1
目標仕様2
低コスト仕様
質量密度
体積密度
コスト------
4 wt%
28 g-H2/L
2 万円/kg-H2
4 wt%
29 g-H2/L
(1 万円/kg-H2)
液体水素*1
(水素量≧70 kg)
質量密度
体積密度
ホールドタイム--
2 日未満(現在)*6---20~30 wt%*5
35 g-H2/L
5 日以上*6
30~40 wt%*5
40 g-H2/L
7 日以上*6
貯蔵材料
システム*1
質量密度
体積密度------
′50年 8 wt%以上,
70 g-H2/L以上@1 MPa以下*2
高圧水素貯蔵
システム
容器・プロトコルの
技術確立
FCV・HDV用燃料電池技術開発ロードマップ(水素貯蔵システム)
2025年 2030年頃 2040年頃
2035年頃
水素貯蔵材料
システム*7
10〜100 MPa級装置群
の設置
MI/PIも取り入れた材料探索
自律実験・自動解析化
量子ビーム系を含む計測
技術の高度化
高圧挙動に関するDB
化とMI/PIへの展開
各種水素化物群のDB化高圧インフラ群を用いた
材料合成
貯蔵技術としての確立
(貯蔵圧力1 MPa以下)
高密度水素化物に関わ
る新規シーズ・新学理の
情報整理
形状自由度の高い容器開発
(w/熱交換器)
充填プロトコル確立
高圧インフラ群の
設置
データベース化と
MI/PIへの展開
材料探索と
貯蔵技術としての
確立
先端計測技術の
構築
貯蔵特性の向上
環境負荷低減
CFRP製タンクの
資源循環技術GX(カーボンニュートラル)
資源循環設計
連続繊維回収技術
資源循環可能タンク構造・成形技術の研究および
CFRPを溶融解舒可能な熱可塑性樹脂に代表され
る貯蔵容器用マトリックス樹脂材料の開発
資源循環可能タンクの開発
→水平・Tank/Tankリサイクル
マテリアルリサイクル樹脂
マテリアルリサイクル可能、またはカーボンニュートラルなマトリックス
樹脂の適用化研究。FRP機能とセットで
マテリアルリサイクル可能、またはカーボンニュートラルなマ
トリックス樹脂の安定製造プロセスの確立
炭素繊維
サステナブル原料、低生産エネルギー製造可能な原料を
用いた革新炭素繊維の開発
サステナブル原料、低生産エネルギー製造可能な原
料を用いた革新炭素繊維の実用化
マテリアルリサイクル可能、またはカーボンニュートラルな高強度
繊維材料(無機/高分子)の基礎研究
マテリアルリサイクル可能、またはカーボンニュートラルな
高強度繊維(無機/高分子)の選定およびFRP
への適用研究
マテリアルリサイクル高強度繊維
マテリアルリサイクル可能、またはカーボンニュートラルな
高強度繊維の安定製造プロセスの確立
サステナブル・カーボンニュートラル資源由来マトリックス材料研究サステナブル・カーボンニュートラル資源由来マトリックス材
料開発とそれを利用したFRP開発
マトリックス樹脂
資源循環素材のリサイクル製造・設計のデジタル連携技
術(リサイクルのDX化)
革新的CFRPの新資源循環システムの基礎研究
資源循環可能タンクのDX技術開発
資源循環タンクの統合型DX技術実証(製造・長
期使用・循環統合デジタル基盤構築)
利便性向上
水素充填時の
プレクール緩和
水素充填時熱マネージメント
タンク内温度の蓄熱・放熱機構を実現する材料および
システムの開発
タンクシステムとしての、高速充填時タンク内昇温抑
制機構およびプレクール温度低減機構の実用化
開発
資源循環設計
凡例 実用化技術開発
新学理に基づくコンセプト・技術シーズ確立 要素技術開発
【 備 考 】
*1 水素貯蔵システムの目標値は補機を含まない
*2 水素貯蔵密度はL/D≒5の容器の目標とする
*3 超高強度のFRP用繊維、IoT、DX技術を活用した検査技術とそれによる貯蔵容器の安全率等規制緩和などもあわせて目指す想定
*4 HDV・FCV以外の産業用アプリケーションでは、運用現場への水素供給手段の整備課題への対応が前提となる
*5 液体水素貯蔵の質量密度目標値については、用途、仕様ごとに決定
*6 44トントラック向けタンク(水素必要量70~90kg)のホールドタイムとして目指す目標値
*7 2022年度FCV・HDV用燃料電池技術開発ロードマップ「水素貯蔵材料」情報
新規シーズ・新学理探索
高圧水素*1
目標仕様1
高貯蔵効率仕様
質量密度
体積密度
コスト
6 wt%
20 g-H2/L*2
14 万円/kg-H2
10 wt%
28 g-H2/L*2
4 万円/kg-H2---15 wt%
29 g-H2/L*2*3*4
2 万円/kg-H2
高圧水素*1
目標仕様2
低コスト仕様
質量密度
体積密度
コスト------
4 wt%
28 g-H2/L
2 万円/kg-H2
4 wt%
29 g-H2/L
(1 万円/kg-H2)
液体水素*1
(水素量≧70 kg)
質量密度
体積密度
ホールドタイム--
2 日未満(現在)*6---20~30 wt%*5
35 g-H2/L
5 日以上*6
30~40 wt%*5
40 g-H2/L
7 日以上*6
貯蔵材料
システム*1
質量密度
体積密度------
′50年 8 wt%以上,
70 g-H2/L以上@1 MPa以下*2
高圧水素貯蔵
システム
液体水素貯蔵
システム
貯蔵性向上
液面レベル制御・満充填検知等の技術開発
軽量CFRP材料
の極低温設計
軽量化・搭載
自由度向上
(構造・工法)
高精度化・精度検証方法確立・実証 流体制御技術確立(ポンプ・バルブ等)
基本CFDモデル開発
蒸発・凝縮のメカニズム解明
実機モデル、縮退モデル開発に向けた物性・共通
基盤データ取得
運用性向上
内部流体の挙動
センシング・予測・
制御
極低温CFRP材料および評価法の開発 強度解析・寿命推定モデルの開発・実証 容器試作、耐久評価
移動型タンクの熱流体マネジメントの開発
小型・軽量タンクの実証
革新的高断熱構造、材料の開発
断熱性能向上・
蒸発損失低減
非平衡・気液2相流充填の研究開発(モデル化等) 低蒸発損失充填技術の実証
高精度液面計(残量系)・ポンプ・バルブ等
容器・配管内流体モデル(気液2相流モデル)
真空断熱層熱流速解析
輻射熱シールド冷却・蓄冷
CFRP材料極低温耐久性評価
過冷却水素による蓄冷を活用した蒸発損失低減
磁気冷凍機等をアドオン時の伝熱パス・効率の
研究
安全率最適化に関する研究
ピンホールレスライナー・接合構造の
真空度評価と軽量化
外槽の軽量化(アルミ)⇒25 wt%
内槽の軽量化(Type2タンク)⇒30 wt%
CFRPを最大限活用したさらなる内槽の軽
量化(Type3タンク)⇒40 wt%
車載に適した容器構造の研究(扁平化)
材料の極低温強度保証および寿命保証に関
する研究
真空断熱(二重)構造の軽量化
肉厚設計基準(軽量化、コスト削減)
タンクのフラット構造化
実機モデル、縮退モデル開発
運用に係る
共通基盤整備 各種アプリケーションの使用環境等の調査・研究・データ
取得
高強度材料、革新容器構造、タンクシステムの
安全性評価法の研究開発
実装・制度設計に向けた安全性データ取得等
液体水素貯蔵技術での国際競争力確保につ
ながる車載システムの安全性評価法の適正化
移動型タンクの熱流体マネジメントの開発
非平衡・気液2相流充填の研究開発(モデル化等)
目標達成に向けた技
術開発
2030年目標 2035年目標 2040年目標
DX技術
【 備 考 】
加速化・効率化による支援
基盤整備
データベース
データプラットフォーム
DX技術の位置づけ
技術開発課題 課題間の連携のもと技術開発を推進
FCV・HDV用燃料電池技術開発ロードマップ(DX技術)
現在 2030年頃 2040年頃
2035年頃
・NEDO PEFCデータベース構築・運用・活用
・多様なデータベース・分散データベースの統合的・横断的利用
・メタデータの標準化、オントロジーによるデータの体系化
・データを体系的かつ継続的に集積するシステム/体制の構築・維持
・データおよびシミュレーション・機械学習を用いた解析・可視化を支援
・DX技術活用によるデータ集積と研究開発の進展の好循環
凡例 DX技術のコンセプト・技術シーズ確立 要素技術開発として取り組むDX技術の開発
DX技術の新規シーズ・
基礎的技術の研究開発
実用化技術開発として取り組むDX技術の開発MI自動・自律実験
計算技術
・モデル化技術
自然言語処理
(NLP)
インフォマティクスPIMEI
・物性・材料特性予測モデルの構築、自動自律実験な
どデータ拡充による高精度化
・推論モデルの要因分析による学理探索・現象解明
・仮想的な候補材料の生成と計算によるスクリーニング
への利用
・多様なソースからのデータの統合的な利用技術(標準
化、補完)
・集積・統合化されたデータを有効に活用した有望材
料の効率的な探索と発見による材料開発
・データベース連携・拡充
(計算、文献等からデータを取込。生成AI活用)
・MI解析の高度化
(生成AIを用いた高度化、連携DB活用、広大なケミカルスペースの探索技術)
・集積・統合化されたデータを高度化MIで更に高精度・高効率で探索・材料開発を実施
・PI活用工程の展開(燃料電池セル・スタック、水素貯蔵)
・PIによる新規生産技術の提案・検証
・生成AI・量子計算(アニーラ)などを用いたPI解析技術の高度化
・PI解析技術の高度化
・多様なソースのデータの統合的な利用技術(標準化) ・PI活用拡大に備えたデータ蓄積・整理の高速化、自動自律化
・PIシステム構築のための要素技術開発 ・新領域でのPIシステム構築のための要素技術開発
・ハードウエア高度化とデータ科学的アプローチ
による計測限界の向上
・計測データの統合・蓄積とそのデータを
活用した計測技術の高度化
・計測を高速化・自動化するデータ科学
的アルゴリズムの開発
・先端大型実験施設(SP8、ナノテラス、
J-PARC)や先端電子顕微技術/先
端分析技術へのMEI実装
・高速・大量データ取得を可能にする計
測ハードウェアの開発
・FC開発への適用・活用
・蓄積された解析情報を取り入れたMEIの高
度化とその適用
・新規計測ハードウエアや新規データ処理技術を
取り入MEI高度化と計測機器への実装
・プロセス解析など高度化されたMEIの活用領
域の拡大
・新規MEIアルゴリズム、計測手法、および、ハー
ドウエアの開発
・先端計測技術とMEI活用による触
媒、電解質材料、触媒層、水素貯蔵
材等の構造データの大量生成
・各種材料、プロセスへ向けた検討
・自動化、
ロボット最適化
・開発対象への順次適用による材料・プロセス開発の加速
・自動自律実験データ・MIデータ連携利用、材料探索空間の取込の効率化
・SPring-8での計測
・解析との融合検討
・計測・解析との融合による
開発加速
・対象材料種拡大によるロボットの改良
・ロボットの動作精度向上(キャリブレーション等)、簡易ティーチング
・企業での実用領域での活用により製品性能
向上の加速
・トランススケールシミュレーションによる材料・プロセス設
計支援、新材料に対するセル性能・劣化解析
・量子計算技術(ゲート型)での新規アルゴリズム・計算手法研究による飛躍的な計算精度・計算速度向上
・物性計算(熱力学安定性等)・機械学習によるスク
リーニング技術開発
・材料物性計算データの継続的蓄積・代替材料の高速評価
・物性計算(データベース)によるスクリーニンク
・機械学習モデルによるシミュレーションの大規模化・高速
化、階層間連結モデル
・システムのモデル化(デジタルツイン)技術 ・デジタルツインによる要因分析、運用技術開発
・量子計算技術(アニーラ)での組合最適化(MIなど)
・代替材料などの高速評価
・代替材料の高速探索技術
・触媒反応の高精度・高速評価
・設計変更の影響などの高速評価、要因分析
現象理解・要因分析への活用に向けたモデルの高度化・精緻化・高精度化
現象理解・要因分析への活用に向けた物性計算の高度化・精緻化・高精度化
・一般文献の自動選別・整理技術
・技術文献からの自動情報抽出・整理技術
・BMC情報から戦略立案支援
・自動選別・整理の精度向上に向けた技術開発
・自動情報抽出・整理範囲の拡大、精度向上に向けた技術開発
・多様なBMC情報に基づく技術開発戦略の立案支援と、情報の信頼性の判断に係る技術開発
・科学技術文献からの科学技術知見の体系化技術 ・科学技術知見の体系化の精度向上
加速・効率化の目安
研究開発力 20倍以上
• MI・自動自律実験: 材料探索速度 20〜100倍
• PI: プロセス条件の最適化速度 20〜100倍
• MEI: 高度解析の速度 10〜30倍
• 自然言語処理: データ抽出コスト 1/100〜1/250
DX技術を標準的に使用
DX技術開発