水素技術の自立に向けて

2025-09-13

ベトナム科学技術アカデミー傘下のハノイ科学技術大学（USTH）副学長トラン・ディン・フォン准教授は、ベトナム経済タイムズ/VnEconomyのグエット・ハ氏に対し、ベトナムが水素技術の自立に向けて進む必要性について語りました。

再生可能エネルギーには多くの研究分野がありますが、なぜあなたとあなたのチームは水素に焦点を当てることにしたのですか?

水素（H₂）は現在、将来の最も有望なエネルギーキャリアの一つと考えられています。

特に、重量当たりのエネルギー密度が石油の3倍、リチウムイオン電池の100倍以上と高いことがその理由です。

しかし、水素には大きな課題もあります。

体積当たりのエネルギー密度が極めて低く、ほぼゼロであることです。

そのため、水素の貯蔵・輸送には、極めて高圧下での高度な液化技術、あるいは固体または液体キャリアを用いた革新的な貯蔵ソリューションが必要となり、どちらもコストと安全性の面で大きな課題を伴います。

現在、水素は、その製造に使用されるエネルギー源に基づいて「色」で分類されています。

グリーン水素は、太陽光、風力、原子力などの再生可能エネルギーから製造され、CO₂を排出しません。

グレー水素またはブラック水素は天然ガス（メタン）から生成され、使用時には水しか排出されませんが、製造プロセスではCO₂が排出されます。

一方、ホワイト水素は地質学的鉱床に自然に存在する形態で、フランス、アルバニア、米国などの国々で最近発見されました。

抽出に成功すれば、化石燃料の理想的な代替物となる可能性があります。

注目すべきことに、これらのホワイト水素の鉱床は、かつて鉄やクロムなどの金属が採掘されていた地域の約1,000メートルの深さで発見されています。

ベトナムはこの分野でまだ本格的な研究を行っていませんが、鉄やクロムなどの金属鉱床が豊富な地質条件を背景に、有望な可能性を秘めています。

これは世界的に見ても比較的新しい分野であり、明確な政策的コミットメントと戦略的な投資があれば、早期に参入し、リーダーとなる可能性を秘めています。

ベトナムでの水素技術の研究開発において、貴社のチームはどのようなアプローチを採用しましたか?

グリーン水素の製造は、太陽エネルギーを変換して水を水素と酸素に分解することで実現します。

主な技術的アプローチは2つあります。

1つ目は、太陽光発電（PV）パネルを用いて太陽光を電気に変換し、その電気を用いて水を電気分解する方法です。

これは現在最も一般的に用いられている方法です。

2つ目は、「人工葉」とも呼ばれる光電気化学触媒を用いて太陽光を直接水素に変換する方法です。

これは、私たちのチームが現在取り組んでいる方向性です。

グリーン水素が市場で競争力を持つための重要な条件は何でしょうか?

米国エネルギー省によると、グリーン水素が補助金なしでグレー水素やブラック水素と競争するには、その技術が2つの重要な基準を満たす必要があります。

まず、太陽光から水素への変換効率は少なくとも10％に達する必要があり、理想的な目標は25％です。

2つ目は、部品の動作寿命が10,000時間を超えること。

これは、1日平均8時間の太陽光を想定すると、およそ3年間の使用に相当します。

部品の耐久性は水素技術における大きなボトルネックと考えられています。

この点についてどのようにお考えですか？

全くその通りです。

耐久性が高いとされる材料を使用していても、部品の劣化は依然として大きな課題です。

例えば、米国スタンフォード大学のトーマス・ジャラミロ教授の研究グループが開発した、これまでで最も効率的なシステムは、約30%の変換効率を達成しています。

しかし、それでも性能は急速に低下します。

わずか48時間の稼働で、システムの効率は4%近く低下してしまうのです。

したがって、効率は最低10%のベンチマークを上回っているものの、連続動作寿命1万時間という要件には依然として達していません。

耐久性は依然として大きなハードルであり、グリーン水素技術の大規模商業化を阻んでいます。

世界中の科学界が積極的にこの課題の克服に取り組んでいます。

ベトナムが国家水素開発戦略を発表したことを踏まえ、現在のベトナムの能力とエコシステムをどのように評価しますか?

ベトナムは2024年初頭に国家水素開発戦略を発表し、2030年までにグリーン水素を生産・輸出するという目標を設定しました。

しかし、特に国内の研究能力と技術力の現状の限界を考慮すると、5年という期間はそれほど長くない。

USTHのチームは、研究者7名、ポスドク2名、博士課程学生4名で構成されており、必要な人数に比べると控えめです。

とはいえ、過去10年間で40名以上の才能あるベトナムの若者が海外で博士課程に進学するのを支援してきたことを誇りに思います。

その多くは水素エネルギーとCO₂削減関連の分野です。

もし国家レベルの水素エネルギー研究開発プログラムが設立されれば、この専門家集団を動員して、その取り組みを支援することができるでしょう。

現在、私たちのチームは、フランス国立科学研究センター（CNRS）の資金提供を受け、2025年から2029年にかけてグリーン水素開発に関する国際共同プロジェクトを主導しています。

ヴィンセント・アルテロ博士が就任チームであり、フランス原子力（CEA）のグリーン水素を専門とする著名なグループも参加しています。

現在存在する技術的な障壁の中で、水素技術の効率と実現可能性を決定するのは何でしょうか。

水素技術の効率と実現可能性を考慮して重要な要素の一つは触媒材料です。

現在、最も一般的に使用されている触媒は、希少で高価な貴金属である白金です。

これらの触媒は、白金を使わずに水素を生成できる優れた生物学的触媒であるヒドロゲナーゼやニトロゲナーゼといった天然酵素の構造と機能に関する理解に基づいて設計されています。

私たちはこれらの触媒の機能性を実証しましたが、その効率は白金よりも低いままです。

材料研究から完全な水素技術コンポーネントおよびデバイスの開発まで、あなたのチームがこれから進んだ進歩について教えてください。

「人工葉」を含む水電解部品の製造を積極的に取り組み、実験室での試験を行っています。

市販の白金触媒を使用した場合、当社の装置は数ヶ月間安定した電流を供給できます。

ただし、白金以外の独自の材料に置き換えると、ほんの数時間で性能が大幅に低下します。

これは厳しい現実ですが、継続的な試験の重要性も浮き彫りにしています。

また、CEAのアルテロ博士のチームと共同で、「人工葉」部品の開発に意見があります。

これは、太陽光を吸収し、水を水素と酸素に分解するという葉の自然な機能を模擬したものです。

私たちが発見した革新的な技術術では、太陽光パネルを特殊な「魔法の解決策」に浸すだけで​​、パネルの両面に２つの触媒層が自己組織化され、完全に機能する人工葉へと変化します。

この技術はCEAによって画期的な進歩として認められています。

これを基に、私たちは現在、「2in1」システムを試験中です。

このシステムは、水を分解して水素を生成すると同時に、CO₂をCOに還元することで太陽エネルギーから直接メタノールを製造する道を開きます。

これにより、エネルギーを気体ではなく液体で貯蔵することが可能になります。

ベトナムにおける水素技術開発における最大の課題は何だとお考えですか?

主な課題は5つあります。

まず、研究コミュニティが小規模で、国内との強固な連携が欠如しています。

ベトナムには包括的な水素研究エコシステムがまだ存在していません。

研究協力のほとんどは国際的なものであり、国内に10の専門水素研究グループさえ見つけるのは困難です。

第二に、私たちは「頭脳流出」に直面しています。

これまで多くの優秀な人材を育成してきましたが、そのほとんどはフランス、アメリカ、日本、韓国といった国で学業や研究を続けることを選んでいます。

国際的な奨学金制度は非常に魅力的ですが、ベトナムには若い才能を留まらせるための魅力的な大学院奨学金制度がまだ不足しています。

第三に、研究インフラの整備が未だ不十分です。

例えば、材料科学に不可欠なXPS（X線光電子分光法）は、ベトナムでは未だに利用できません。

そのため、分析のためにサンプルを海外に送らざるを得ず、データのセキュリティや知的財産権に関する懸念が生じるだけでなく、研究内容に関する情報管理にも限界が生じています。

第四に、大規模な国家研究プログラムが不足しています。

現在のプロジェクトは断片化しており、長期的なビジョンが欠如しています。

必要なのは、水素エネルギー技術の習得を目指した、持続的で高度な研究投資プログラムです。

そして第五に、国内企業は依然として傍観者のままです。

企業は、技術が市場投入可能になって初めて関心を示すことが多いです。

しかし、初期段階の投資がなければ、商業化できる製品は生まれません。

今日広く利用されている太陽電池技術の研究は、1960年代に始まりました。

今始めなければ、水素技術が成熟する頃には、ベトナムは再び受動的な立場に陥り、外国の技術を購入するしか選択肢がなくなるでしょう。

科学者として、政策立案者やビジネス界に何を期待しますか?

再生可能エネルギー、特に水素エネルギーにおける技術的自立の達成は、単なる技術的な課題ではなく、ビジョン、人的資本、エコシステムの構築、そして協働の賜物です。

今日、たとえ小さな一歩でも行動を始めれば、ベトナムにおける水素の未来は、遠い可能性から具体的な現実へと変わる可能性があります。