成果報告書詳細
管理番号20110000000235
タイトル平成17年度~平成21年度成果報告書 水素社会構築共通基盤整備事業 水素インフラ等に係る規制再点検及び標準化のための研究開発 水素インフラに関する安全技術研究
公開日2011/7/28
報告書年度2005 - 2009
委託先名財団法人石油産業活性化センター 三菱重工業株式会社 株式会社日本製鋼所 一般社団法人日本産業・医療ガス協会 株式会社タツノメカトロニクス
プロジェクト番号P05012
部署名燃料電池・水素技術開発部
和文要約クリーンな水素エネルギーを利用した水素社会を実現させるひとつの方策として、燃料電池自動車と水素スタンドの普及が期待されている。この水素スタンドを普及させるためには現行の規制を見直す必要がある。本研究では、水素スタンドの規制見直し案作成に資するデータの収集・解析・検討を行った。本研究成果の要約は以下の通りである。
(1)70MPa充てん対応水素スタンドについて、そのリスクを社会的に受容可能な程度まで低減するために必要な安全対策を検討した。検討にあたっては将来的に普及が見込まれる水素スタンドのモデルを作成し、当該モデルをベースにリスク評価手法を用いて検討し、水素スタンドに必要な安全対策の特定を行った。
(2)35MPa充てん対応水素スタンドについては、水素スタンドをセルフ給油取扱所へ併設、屋内給油取扱所へ併設、水素ガスエンジン自動車の給油取扱所への乗り入れなどの場合の安全性が確認された。
(3)液体水素スタンドについて想定事故シナリオの抽出、安全対策検討などを行ない、リスク評価を終了した。結果を技術基準案として取りまとめた。
(4)70MPa充てん対応水素スタンドにおいて想定される事故時の影響を評価するために、水素漏洩時の拡散、爆風圧、火炎長さを実験及びCFDにより算出した。
(5)水素ガスディスペンサー(70MPa充てん対応)に使用される遮断弁、流量調節弁、流量計の安全性検証を実施し、定期点検を行うことで安全性が確保できることが分かった。
(6)蓄圧器(70MPa充てん対応)については、35MPa充てん対応で認められたSCM435鋼を用いると、強度と焼入れ性の条件から板厚に限界があることが分かった。候補材料の一つであるSNCM439の強度低減材は、遅れ割れ試験、疲労試験、破壊靭性試験、疲労亀裂進展試験に優れた性能を有することを確認した。
(7)蓄圧器の絞り部に対する非破壊検査手法として、フェーズドアレイ超音波探傷法、TOFD超音波探傷法を検討し、検出可能な精度を把握し、稼働中の蓄圧器の検査手法としてAE法について検討した。
(8)蓄圧器製造に関する課題(焼入れ性、絞り部のしわ低減)解決のため、絞り加工と鍛造加工による製造技術を開発した。
(9)圧縮水素運送自動車用容器の安全性検証として、運送用複合容器の落下試験、台車衝撃負荷試験および集合フレームによる衝撃負荷試験を実施し、問題となるような変形・ずれは生じていないことを確認した。
(10) 実スタンドによる安全対策等検討と検証を目的に、日本初のガソリンスタンド併設型水素スタンドを市原市に設置した。実際の車両へ水素を充てんし課題を抽出するとともに、実機の圧縮機と遮断弁を連続運転させて耐久性を評価した。
(11) 以上の検討結果をもとに、規制見直しに資する技術基準案を作成し、規制当局へ提出した。
英文要約In response to the efforts for realizing a society that depends on clean hydrogen energy, great hopes are placed on the increased use of fuel-cell electric vehicles and hydrogen filling stations. To enhance the deployment of hydrogen stations, current regulations need to be reviewed. In this connection, data are collected, analyzed and examined in this study to help to revise the regulations related to operation of hydrogen stations. Collaborating organizations have yielded the following results:
(1)Hydrogen stations for filling under 70MPa: Hydrogen station models were developed and used for extracting accident scenarios. In each scenario, safety measure was specified necessary for hydrogen station by using risk assessment. (2)Hydrogen stations for filling under 35 MPa: Our data helped to make it possible safely to build hydrogen stations on the same premises of self-service gas stations and/or under the canopies of existing filling stations, as well as to refuel hydrogen gas engine vehicles (3)A model of a liquid hydrogen filling station was used for extracting accident scenarios. Safety measures were examined on the basis of the scenarios, and risk assessment was completed. The result was integrated into a proposal of technical standards. (4) Data on the hydrogen station capable of filling under 70MPa: Regarding diffusion of hydrogen, explosion pressure, flame length, experiments were conducted and CFD simulations were used for analyzing and examining the experimental results. The data collected in this process are useful for revising the relevant regulations. (5) Safety was verified regarding the isolation valves, flow control valves and flowmeters applied to hydrogen gas dispensers used under the pressure of 70MPa. (6) The strength and hardenability of SCM 435 steel set a limit to the sheet thickness when the steel was applied to the accumulators for use under the pressure of 70 MPa. SNCM 439 steel adjusted for strength showed superior performance in the tests for delayed cracking, fatigue, fracture toughness and fatigue crack growth. (7)As a means of nondestructive testing of throats in the accumulators, PA (Phased Array) and TOFD (Time of Flight Diffraction) ultrasonic flaw detection methods were tested. AE (Acoustic Emission) method was investigated for testing accumulators in operation. (8)In order to solve problems in the manufacture of accumulators, manufacturing conditions were decided. (9)Safety of in-vehicle containers for delivering compressed hydrogen was verified through drop test etc. (10) Hydrogen station on the same premises of gasoline station was built at Ichihara City. In this operation, durability of instruments such as compressor, excess flow stop valve was examined. (11) Based on the results, technical document contributing to regulation amendment was draught and submitted to the government.
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