客观日本

日本山梨县打造氢燃料电池谷

2021年05月13日 产学研合作

日本首相菅义伟在2020年10月26日发表的施政演讲中宣布,“2050年日本将实现碳中和的脱碳社会”。能源领域在脱碳过程中受到关注,其中备受期待的能源是“氢”,被视为脱碳社会的撒手锏。很多人都知道氢气,在中学的化学课上大家学过,但氢气作为能源的用途却鲜为人知。直到最近我们才开始在脱碳化的潮流中经常听说氢能源,但在日本山梨县,山梨大学早在40多年前就已经开始研究将氢气作为能源使用的燃料电池。

氢和燃料电池的研究基地

山梨县的氢和燃料电池研发的最大特征是形成了以山梨大学为首的研究基地,从氢的制造到利用,产销链完备。这里不仅有通过国家项目等推进燃料电池研究的世界顶级研究基地——山梨大学清洁能源研究中心及燃料电池纳米材料研究中心,还有山梨县产业技术中心燃料电池评价室和一般社团法人氢供给利用技术协会(HySUT)氢技术中心等研究基地。另外,技术研究组合FC-Cubic也决定在2022年度内搬到这里。

这些基地有助于提高性能和降低成本的技术种子的培育,促进企业开发发展业务的基础技术,前者是氢和燃料电池实现普及的关键,后者可以对材料和产品进行评估和验证等。此外,受日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)的委托,山梨县企业局正在山梨县甲府市米仓山的米仓山电力储藏技术研究基地推进用光伏电力制造、储存以及利用氢气的Power-to-Gas(P2G)系统验证。该系统能发挥氢气可以长期储存和运输的特性,有助于稳定随天气变化而波动的可再生能源发电量。在米仓山制造的氢气不久后将作为电力和热能用于山梨县内的工厂和商业设施。山梨县正努力实现从制氢到用氢的一条龙产业。

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山梨大学清洁能源研究中心及燃料电池纳米材料研究中心

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米仓山电力储藏技术研究基地

产学官合作

2015年,山梨大学、山梨产业支援机构和山梨县相关部门组成了“山梨氢和燃料电池网络协议会”,开始以产学官合作的方式推进旨在集成和培养氢和燃料电池相关产业的举措。该协议会在推动县内企业涉足该行业方面发挥了核心作用,比如进行技术转让,以利用山梨大学的技术种子促进氢和燃料电池相关产品的开发和商业化;利用积累的经验进行技术支援和人才培养;与从事氢和燃料电池相关业务的企业建立合作网等。

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山梨县内产业的潜力

涉足氢和燃料电池相关领域需要有先进的控制技术,比如控制向燃料电池供应的氢气和空气以及排水等,另外还要有包括丰富的经验在内的先进制造技术。燃料电池系统的零部件采用了山梨县制造业的主要产品——电子部件、器件和电子电路,此外县内还有很多企业拥有金属和树脂部件所需的精密微细加工技术等,可以凭借这些技术实力涉足氢和燃料电池相关产业,现在已经有一些企业成功涉足。另外,还有企业开始通过与山梨大学和山梨县的产学官合作参与其中。

FCyFINE的举措

山梨大学和山梨县的项目得到了日本文部科学省“地区创新生态系统形成项目*1”的采纳,正与县内企业共同推进氢和燃料电池的产品开发。该项目名为FCyFINE*2,目的是进一步发展山梨大学长期积累的燃料电池技术的优势,开发新的燃料电池和系统,应用于电源系统及燃料电池汽车等。主要致力于三个商业化项目,分别为①电源用燃料电池系统项目、②GDL一体型金属隔膜供应项目、③带催化剂层的电解质膜制造装置项目,计划与总部位于山梨县内的企业共同推进开发并实现实用化。这是一项将当地大学的优势与企业开发的技术和挑战精神相结合的举措。

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FCyFINE商业化项目概要

支援氢和燃料电池相关产业的发展

随着研究基地的集中,专业人才也聚集到了山梨县。为了把这些宝贵的人才掌握的关于氢和燃料电池产品的知识和技能应用于产业,并培养支撑县内的氢和燃料电池相关产业发展的人才,山梨县与山梨大学合作,开设了“氢和燃料电池产业技术人才培养讲座”。除山梨大学的教授外,担任讲师的还有大型民营企业中活跃于氢和燃料电池产业第一线的技术人员,由此帮助有意涉足氢和燃料电池相关产业领域的县内企业培养相关人才。2020年度是该讲座开设的第5年,已为山梨县内的各企业培训过99人,还有很多企业重复派人参加。另外,参与培训的人之间也建立了联系,由此促进了企业之间的交流。不仅如此,对于计划涉足氢和燃料电池产业的企业来说,能与国内顶级水平的讲师建立关系也是一大益处。此外,山梨县为支援企业进行技术开发和商贸配对,还设置了氢和燃料电池专家“氢和燃料电池相关领域支援策划人*3”。可以免费派遣到山梨县内的企业,应对各企业的需求。

如上所述,山梨县的大学和专家合作,通过开展详细的支援措施,创造了便于企业涉足该行业的环境。

设立山梨HFC集群

作为氢和燃料电池相关的企业集群,2020年度设立了“山梨HFC(氢和燃料电池)集群”,联合县内企业的技术实力,向国内外推进了产业的发展。除县内企业外,参加集群的还有山梨大学、山梨产业支援机构及氢和燃料电池相关领域支援策划人。HFC集群会举行信息交流会,供聚集在山梨县的专业人才提供其掌握的关于氢和燃料电池的最新信息,参与者也可以自由交流意见,还会实施技术提案会,由县内企业向大型企业提供技术方案,促进商贸配对,此外还与JETRO山梨合作,与海外的产业集群进行商贸配对等。

注册的企业以金属产品制造业为中心,也囊括了诸多领域的企业,除了燃料电池部件相关企业外,还包括制造配备燃料电池的机器的企业和使用该机器的企业,以及从事制氢和系统构筑的企业等。从2021年度开始,预定在氢和燃料电池相关领域支援策划人的监督下,在山梨HFC集群内设置一个联盟,与注册企业合作进行新的尝试。

另外,还会举行氢和燃料电池相关的研讨会,邀请大企业的技术人员介绍企业的举措和产品说明等,或者邀请同样作为产业集群在国内活动的团体的人员进行演讲,从而为山梨HFC集群的活动创造机会。今后还打算推进产业集群之间的交流,以促进地区之间的商贸配对。

“发挥地区特性将山梨县变成试验台圣地”

另外,2020年3月制定的“磁悬浮中央新干线山梨愿景*4”中提出了“发挥地区特性将山梨县变成试验台圣地”的措施,在产学官合作体制下积极推进了山梨县内的氢和燃料电池相关技术的研发,正以积累了丰富的研究成果和技术种子的“氢和燃料电池相关技术”为核心,优先吸引有助于实现脱碳社会的试验台。

目前,欧美在氢和燃料电池领域处于领先地位,亚洲方面,中国投入了巨额资金,正奋力追赶。日本2020年12月制定了“2050年实现碳中和的绿色经济增长战略”,关于燃料电池也提出了以2050年为目标的增长战略。虽然氢和燃料电池相关产业的发展必须从长远角度考虑,但如果还没开始行动,将会被海外各国甩在后面。山梨县很早就开始推进氢和燃料电池的研发,拥有相关的技术和人才,通过推进产学官合作,相互取长补短共同努力,正在建立不仅是山梨县内的合作,还可以与国内外开展合作的体制。

最后,希望山梨县外的企业和研究机构能以本文为契机对山梨县的举措感兴趣。

【注解】
*1:
以地区大学的核心技术等为核心,吸纳地区内外的人才和技术,制定可在全球开展业务的商业化计划,推进有助于地区经济增长和国家财富增加的商业化项目,从而实现日本式创新生态系统和地方创生的项目
*2:
Fuel Cells-Yamanashi Frontier for Innovation and Ecosystem的首字母缩写
*3:
由历任丰田公司FC开发担当部长等职务,现任FC-Cubic专务理事的大仲英巳,以及曾担任本田技研工业氢和燃料电池实证试验项目理解促进工作组实践组长和氢能源产品研究试验中心(HyTReC)特别顾问等职务,现为日本立地中心客座研究员的中村博两人组成
*4:
为确保磁悬浮中央新干线的开通能为山梨县带来财富,并直接让县民的生活变得富裕而制定的“山梨县综合计划”的部门计划

日语原文

文:山寺 勋(山梨县产业劳动部成长产业推进课)
原载自《产学官合作月刊》,2021年4月号
翻译编辑:JST客观日本编辑部