日本首相菅義偉在2020年10月26日發表的施政演講中宣佈,「2050年日本將實現碳中和的去碳社會」。能源領域在去碳過程中受到關注,其中備受期待的能源是「氫」,被視為去碳社會的撒手鐧。很多人都知道氫氣,在中學的化學課上大家學過,但氫氣作為能源的用途卻鮮為人知。直到最近我們才開始在去碳化的潮流中經常聽說氫能源,但在日本山梨縣,山梨大學早在40多年前就已經開始研究將氫氣作為能源使用的燃料電池。
氫和燃料電池的研究基地
山梨縣的氫和燃料電池研發的最大特徵是形成了以山梨大學為首的研究基地,從氫的製造到利用,產銷鏈完備。這裏不僅有通過國家項目等推進燃料電池研究的世界頂級研究基地——山梨大學清潔能源研究中心及燃料電池奈米材料研究中心,還有山梨縣產業技術中心燃料電池評價室和一般社團法人氫供給利用技術協會(HySUT)氫技術中心等研究基地。另外,技術研究組合FC-Cubic也決定在2022年度内搬到這裏。
這些基地有助於提高性能和降低成本的技術種子的培育,促進企業開發發展業務的基礎技術,前者是氫和燃料電池實現普及的關鍵,後者可以對材料和產品進行評估和驗證等。此外,受日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)的委託,山梨縣企業局正在山梨縣甲府市米倉山的米倉山電力貯藏技術研究基地推進用光伏電力製造、儲存以及利用氫氣的Power-to-Gas(P2G)系統驗證。該系統能發揮氫氣可以長期儲存和運輸的特性,有助於穩定隨天氣變化而波動的可再生能源發電量。在米倉山製造的氫氣不久後將作為電力和熱能用於山梨縣内的工廠和商業設施。山梨縣正努力實現從製氫到用氫的一條龍產業。
山梨大學清潔能源研究中心及燃料電池奈米材料研究中心
米倉山電力貯藏技術研究基地
產學官合作
2015年,山梨大學、山梨產業支援機構和山梨縣相關部門組成了「山梨氫和燃料電池網路協定會」,開始以產學官合作的方式推進旨在整合和培養氫和燃料電池相關產業的舉措。該協議會在推動縣内企業涉足該行業方面發揮了核心作用,比如進行技術轉移,以利用山梨大學的技術種子促進氫和燃料電池相關產品的開發和商業化;利用積累的經驗進行技術支援和人才培養;與從事氫和燃料電池相關業務的企業建立合作網等。
山梨縣内產業的潛力
涉足氫和燃料電池相關領域需要有先進的控制技術,比如控制向燃料電池供應的氫氣和空氣以及排水等,另外還要有包括豐富的經驗在内的先進製造技術。燃料電池系統的零部件採用了山梨縣製造業的主要產品——電子部件、器件和電子電路,此外縣内還有很多企業擁有金屬和樹脂部件所需的精密微細加工技術等,可以憑藉這些技術實力涉足氫和燃料電池相關產業,現在已經有一些企業成功涉足。另外,還有企業開始通過與山梨大學和山梨縣的產學官合作參與其中。
FCyFINE的舉措
山梨大學和山梨縣的項目得到了日本文部科學省「地區創新生態系統形成項目*1」的採納,正與縣内企業共同推進氫和燃料電池的產品開發。該項目名為FCyFINE*2,目的是進一步發展山梨大學長期積累的燃料電池技術的優勢,開發新的燃料電池和系統,應用於電源系統及燃料電池汽車等。主要致力於三個商業化項目,分別為①電源用燃料電池系統項目、②GDL一體型金屬隔膜供應項目、③帶觸媒層的電解質膜製造裝置項目,計劃與總部位於山梨縣内的企業共同推進開發並實現實用化。這是一項將當地大學的優勢與企業開發的技術和挑戰精神相結合的舉措。
FCyFINE商業化項目概要
支援氫和燃料電池相關產業的發展
隨著研究基地的集中,專業人才也聚集到了山梨縣。為了把這些寶貴的人才掌握的關於氫和燃料電池產品的知識和技能應用於產業,並培養支撐縣内的氫和燃料電池相關產業發展的人才,山梨縣與山梨大學合作,開設了「氫和燃料電池產業技術人才培養講座」。除山梨大學的教授外,擔任講師的還有大型民營企業中活躍於氫和燃料電池產業第一線的技術人員,由此幫助有意涉足氫和燃料電池相關產業領域的縣内企業培養相關人才。2020年度是該講座開設的第5年,已為山梨縣内的各企業培訓過99人,還有很多企業重複派人參加。另外,參與培訓的人之間也建立了聯繫,由此促進了企業之間的交流。不僅如此,對於計劃涉足氫和燃料電池產業的企業來說,能與國内頂級水平的講師建立關係也是一大益處。此外,山梨縣為支援企業進行技術開發和商貿配對,還設置了氫和燃料電池專家「氫和燃料電池相關領域支援策劃人*3」。可以免費派遣到山梨縣内的企業,應對各企業的需求。
如上所述,山梨縣的大學和專家合作,通過開展詳細的支援措施,創造了便於企業涉足該行業的環境。
設立山梨HFC集群
作為氫和燃料電池相關的企業集群,2020年度設立了「山梨HFC(氫和燃料電池)集群」,聯合縣内企業的技術實力,向國内外插法進了產業的發展。除縣内企業外,參加集群的還有山梨大學、山梨產業支援機構及氫和燃料電池相關領域支援策劃人。HFC集群會舉行資訊交流會,供聚集在山梨縣的專業人才提供其掌握的關於氫和燃料電池的最新資訊,參與者也可以自由交流意見,還會實施技術提案會,由縣内企業向大型企業提供技術方案,促進商貿配對,此外還與JETRO山梨合作,與海外的產業群聚進行商貿配對等。
註冊的企業以金屬產品製造業為中心,也囊括了諸多領域的企業,除了燃料電池部件相關企業外,還包括製造配備燃料電池的機器的企業和使用該機器的企業,以及從事製氫和系統構築的企業等。從2021年度開始,預定在氫和燃料電池相關領域支援策劃人的監督下,在山梨HFC集群内設置一個聯盟,與註冊企業合作進行新的嘗試。
另外,還會舉行氫和燃料電池相關的研討會,邀請大企業的技術人員介紹企業的舉措和產品說明等,或者邀請同樣作為產業群聚在國内活動的團體的人員進行演講,從而為山梨HFC集群的活動創造機會。今後還打算推進產業群聚之間的交流,以促進地區之間的商貿配對。
「發揮地區特性將山梨縣變成試驗檯聖地」
另外,2020年3月制定的「磁懸浮中央新幹線山梨願景*4」中提出了「發揮地區特性將山梨縣變成試驗檯聖地」的措施,在產學官合作體制下積極推進了山梨縣内的氫和燃料電池相關技術的研發,正以積累了豐富的研究成果和技術種子的「氫和燃料電池相關技術」為核心,優先吸引有助於實現去碳社會的試驗檯。
目前,歐美在氫和燃料電池領域處於領先地位,亞洲方面,中國投入了巨額資金,正奮力追趕。日本2020年12月制定了「2050年實現碳中和的綠色經濟增長戰略」,關於燃料電池也提出了以2050年為目標的增長戰略。雖然氫和燃料電池相關產業的發展必須從長遠角度考慮,但如果還沒開始行動,將會被海外各國甩在後面。山梨縣很早就開始推進氫和燃料電池的研發,擁有相關的技術和人才,通過推進產學官合作,相互取長補短共同努力,正在建立不僅是山梨縣内的合作,還可以與國内外開展合作的體制。
最後,希望山梨縣外的企業和研究機構能以本文為契機對山梨縣的舉措感興趣。
【註解】
*1:
以地區大學的核心技術等為核心,吸納地區内外的人才和技術,制定可在全球開展業務的商業化計劃,推進有助於地區經濟增長和國家財富增加的商業化項目,從而實現日本式創新生態系統和地方創生的項目
*2:
Fuel Cells-Yamanashi Frontier for Innovation and Ecosystem的首字母縮寫
*3:
由歷任豐田公司FC開發擔當部長等職務,現任FC-Cubic專務理事的大仲英巳,以及曾擔任本田技研工業氫和燃料電池實證試驗項目理解促進工作群組實務組長和氫能源產品研究試驗中心(HyTReC)特別顧問等職務,現為日本立地中心客座研究員的中村博兩人組成
*4:
為確保磁懸浮中央新幹線的開通能為山梨縣帶來財富,並直接讓縣民的生活變得富裕而制定的「山梨縣綜合計劃」的部門計劃
文:山寺 勳(山梨縣產業勞動部成長產業推進課)
原載自《產學官合作月刊》,2021年4月號
翻譯編輯:JST客觀日本編輯部


