大型発電用の水素エンジン開発―燃焼条件最適化で高い熱効率実現：産業技術総合研究所ほか
(2018年5月18日発表)
（国）産業技術総合研究所、岡山大学などの研究チームは5月18日、大型発電用の高出力・高熱効率の水素エンジンを開発したと発表した。基礎実験に成功した段階だが、大型化に伴って起きる窒素酸化物（NOx）排出や熱効率低下などの問題を解決できる見通しを得た。再生可能エネルギーから得られる水素を大型発電や船舶用エンジンにも使えるとして、地球温暖化防止や大気環境保全にも役立つと期待している。
産総研、岡山大のほか東京都市大学、早稲田大学が参加した研究チームが、川崎重工業と海上技術安全研究所、前川製作所と共同で開発した。
燃やしても水しか出さない水素の利用技術として燃料電池が実用化している。ただ、水素利用の可能性をより広げるため、1万kW級の大型発電や船舶用に使えるエンジンの開発が求められている。そこで研究チームは、東京都市大が提唱する過濃混合気点火（PCC燃焼）と呼ぶ新しい燃焼方式で、大型化で問題となる熱効率や汚染物質などの問題解決を試みた。
PCC燃焼はエンジン内に噴射した水素が燃焼室内に広く分散する前に、塊の状態でいる間に燃焼させる方式。試験用の小型単気筒エンジンを用いた基礎実験で、塊状態の水素が燃焼室内で広がって壁面近くで燃焼するのを減らすことに成功した。さらに燃料の塊からNOxの生成が増加しないように水素濃度を制御し、噴流の形状と点火までの時間を最適化するなどの工夫をした。
その結果、現在の天然ガスを燃料とする世界最高効率の発電用大型エンジンを上回る熱効率54％を達成。その際のNOx排出量も大都市圏の自治体条例が定める規制値の10分の1以下に抑えることに成功した。
研究チームは、新技術によって「発電用エンジンに用いられている天然ガスなどを水素に置き換えられる」として、温暖化の原因とされる二酸化炭素（CO2）排出量を日本国内で年間500万t削減できるとみている。
