エネルギー
新しい電極触媒が製造コストを削減し、グリーン水素がグレー水素に取って代わる時代へ
より安価で環境に優しい水素
Green hydrogenは、再生可能エネルギー源から水素を燃料として生産する概念で、化石燃料の代替となります。しかし、電気分解で水素を生成するには、プラチナ族の高価で希少な金属が必要です。
韓国の研究者であるユンキ・リュ教授（UNIST ）とソウル大学（KAIST ）のソ・ドンファ教授は、プラチナやイリジウムの使用を回避する新しい触媒、ルテニウムを見つけました。
More precisely, it relies ルテニウム、シリコン、タングステン（RuSiW）のはるかに安価で環境への影響が少ない合金に依存しています。
水素の虹
水素は宇宙で最も豊富な原子ですが、地球上で燃料として容易に見つかるわけではありません。
現在、ほとんどの水素は「グレー水素」と呼ばれ、メタン（天然ガス）を使用して製造され、大量の炭素を大気中に排出しています。これは水素の可能な「色」の一つに過ぎません：
- グレー/ブラウン水素: 化石燃料から生産されます。
- ブルー水素: 化石燃料から生産されますが、炭素回収が行われます。
- ピンク水素（時にはイエロー水素とも呼ばれます）: 原子力エネルギーから生産されます。
- ターコイズ水素: メタンの熱分解から生成されます。メタンを水素と固体炭素に分解し、固体炭素は貯蔵したり炭素繊維などの用途に利用できます。
- グリーン水素: 再生可能エネルギーから生産されます。
グリーン水素は理想的な形態であり、気候意識の高い人々の目標です。その生産は電気分解と呼ばれるプロセスに依存し、水分子を気体の水素と酸素に分解します。このプロセスはエネルギー集約的で、プラチナ族の触媒元素にも依存します。
グリーン水素への探求
グリーン水素は、電力だけでは対応できない用途を埋めることができるため、経済の脱炭素化に不可欠な要素です。例えば、従来の製鉄プロセスからの炭素排出量を95％削減できます。製鉄は世界排出量の11％を占めています。また、燃料電池で自動車、トラック、船舶のエンジンを駆動することも可能です。
また、エネルギー貯蔵やアンモニアの製造にも直接利用でき、長距離輸送燃料や長期エネルギー貯蔵の有力候補です。この点については、当社の記事「他の水素燃料 – トップ5グリーンアンモニア株」で取り上げました。
ルテニウムがプラチナの代替となり得ることは以前から知られていましたが、以下の制限がありました：
- プラチナに比べて触媒活性が低い。
- イリジウムに比べて安定性が低い。
今回の発見では、ルテニウム原子の周囲にシリコンが存在することで、触媒表面上のH+の吸着強度が向上することが分かりました。
安定性は、厚さ5〜10nmの薄いタングステン膜によって向上し、ルテニウムの触媒部位を保護します。この手法は半導体製造でも使用されており、ガス状タングステンがシリコンチップ上に極薄層として堆積されます。
恩恵を受けるセクター
この発見によりグリーン水素の生産コストが下がり環境負荷が軽減されることで、複数のセクターに大きな後押しとなります：
- 燃料電池メーカー：エンジンの経済性が安価な燃料で向上します。
- グリーン水素生産者：利益率が拡大し、エネルギー市場でのシェアが増加する可能性があります。
- グリーンアンモニアメーカー：安価な水素でアンモニアを製造できるだけでなく、アンモニアの大量採用には有害な「スーパー温室効果ガス」NOxを削減する触媒が必要です。通常はプラチナが必要ですが、RuSiWが代替できるかもしれません。
- 再生可能エネルギーセクター：大量のグリーン水素生産は、太陽や風が強い時の「余剰」エネルギーの活用先となります。
恩恵を受ける企業
1. Aker Horizons ASA
Aker Horizonは、グリーンエネルギーに焦点を当てたAkerグループの子会社です。同グループは再生可能エネルギーと海洋/オフショア事業に注力する重要なノルウェーのコングロマリットで、Aker Horizonは炭素回収、グリーン水素、再生可能エネルギーなど複数の子会社を保有する持株会社です。
出典: Aker
同社は水素とグリーンアンモニアの生成に非常に積極的で、北極航路の脱炭素化を目指し、化石燃料を水素ベースの燃料に置き換えることを目標としています。
出典: Aker
したがって、Akerはグリーン水素生成コストの削減から大きな恩恵を受ける好位置にあります。オフショア風力から水素生成、グリーンアンモニア製造まで、垂直統合全体を担うことができます。
また、フランスでの廃棄物発電、ドイツでのバイオマスプラント、そして中東（サウジアラビアとUAE）での炭素回収プロジェクトにも取り組んでいます。
このため、グリーンエネルギー全体へのエクスポージャーを求める投資家にとって、グリーン水素とグリーンアンモニアでの強固なポジションに加え、他のグリーンエネルギーや地域分散も備えた魅力的な銘柄と言えます。
2. Plug Power Inc.
(PLUG )
Plug Powerはグリーン水素のリーダーで、燃料電池に注力しています。特に、同社の燃料電池は40,000台以上のフォークリフトに電力を供給しており、2013年以降売上高は8倍に増加しています。また、水素生産、物流、ユーティリティ規模の発電、配送といった水素インフラの構築にも積極的です。
同社は規模拡大により生産コストを$10/kgから$4/kgへ削減し、2027年までに生産量を14倍に増やすことを目指しています。もちろん、電気分解におけるプラチナ不要の新技術も助けになるでしょう。
出典: Plug Power
2020年以降、生産能力を19倍に拡大するための巨額投資により、同社はまだ黒字化していません。その結果、2023年の初めから終わりにかけて売上高はほぼ倍増しました。
現在および将来の事業の大半は北米からのものと予想されます。United HydrogenやGiner ELXの買収など、戦略的な買収により、水素生成、液化、流通の能力が強化され、同社の水素経済における地位がさらに高まりました。
同社は自社ソリューションを直接的なモビリティ燃料、あるいはEVへの補完と位置付けており、水素は再生可能エネルギーの昼間生産時間とEVのピーク充電時間の不一致による電網への負荷を軽減します。
出典: Plug Power
主要な燃料電池メーカーとして、Plug Powerは水素/アンモニアベースの経済への転換から大きな恩恵を受けるでしょう。したがって、アンモニアの有無に関わらず水素への転換に賭ける銘柄として有望です。コストと規模への注力も称賛に値します。
3. Ballard Power Systems Inc.
(BLDP )
Ballardは別の燃料電池メーカーで、1993年に初の燃料電池バスを導入した技術の先駆者です。
同社は重機市場に注力しており、バス、トラック、列車/トラム、船舶、鉱山/建設、電力向けに展開しています。バスが主力でしたが、2025年までにトラックが主要セグメントになると見込んでいます。また、欧州が主要市場（50〜60％）で、次いで北米（25％）になると予測しています。
トラック用燃料電池は成長を続け、2030年には75億ドル規模（総市場1950億ドルのうち）になると予想され、他のすべての水素/燃料電池用途を合わせた規模に匹敵します。新技術により水素生産コストが下がれば、成長はさらに加速するでしょう。
出典: Ballard
高出力と高速充電が求められるため、重機は自動車など軽車両に比べて水素と燃料電池の適した市場となっています。また、鉄道やトロリーバスの架線設置が不要になり、長距離輸送の高速充電にも貢献します。
出典: Ballard
同社はアンモニアにも馴染みがあり、例えば最近の契約で、Amogyに対し「独自のアンモニア分解技術に基づくアンモニア‑電力プラットフォーム」用の燃料電池を提供しています。
EVが自動車市場を迅速に席巻する可能性は高いものの、重機の脱炭素化はより困難です。同セクターで確固たるリーダーシップを持つBallardは、水素経済への政策推進の主要な受益者となるでしょう。
4. Seaborg
Seaborgはデンマークの企業で、コンパクトな溶融塩原子炉を開発しており、最大800MWの浮体式発電所としても機能します。
出典: Seaborg
Seaborgの海上設計は沿岸国に適しており、インドネシアやノルウェーとの協議が進んでいます。
Seaborgは、世界的な造船リーダーであるサムスン重工業と協力し、浮体式原子力発電所と水素・アンモニアプラントの統合開発に取り組んでいます。
環境政策や活動家に好まれることが多いものの、炭素排出削減のために必ずしもグリーン電力で水素を生産する必要はなく、低炭素源からの電力であればよいのです。したがって、原子力も選択肢となります。
したがって、Seaborgは原子力主導の水素・アンモニア経済の重要な構成要素となり得ます。また、原子炉の展開や移動が容易であるため、港湾への水素供給に最適な選択肢となります。
季節需要に応じてローテーションも可能で、例えば冬季に北半球に留まり（再生可能エネルギーの生産が低い時期）、残りの期間は他の地域へ移動するといった運用が考えられます。
5. Bloom Energy
(BE )
Bloomの共同創業者は、1960年代にプロジェクト・ジェミニのために初の水素燃料電池を開発し、1980年代には電気分解の先駆者でもありました。
同社は数百の顧客向けに1GW規模のオンサイト一次電力供給ソリューションを導入しており、2018年以降米国で設置された固定型燃料電池の95％がBloom Energyサーバーです。
出典: Bloom Energy
Bloomは産業施設、データセンター、病院、小売センター、その他大規模施設に注力し、マイクログリッドの導入も行っています。また、海上輸送用燃料電池の開発にも取り組んでいます。
Bloomの収益の大部分は燃料電池と電解装置の販売からで、総収益の75％を占め、売上の3分の2は米国での販売です。
同社の電解装置は固体酸化物技術を採用しており、従来のプロトン電解質膜（PEM）方式に比べてメガワット当たり20〜25％多くの水素を生成します。
出典: Bloom Energy
大規模施設向け燃料電池システムのリーダーとして、Bloomは安価な水素生産から恩恵を受けるでしょう。ただし、より安価な非プラチナ電解触媒の登場は、同社が提供する固体酸化物電解装置にとって脅威となる可能性もあります。
