水素社会の実現に向けての、水素製造はどうなっているか？―太陽光による水素製造― | 電気工事の求人は神奈川県、平塚の東和電気株式会社 | ブログ

2. 現状の技術水準（2026年時点）

効率の進展

研究は着実に進んでおり、効率の記録は更新され続けています。

• 2021年時点でのNEDOの大規模実証実験では、紫外光しか吸収できないシステムで太陽光エネルギー変換効率は1%未満でした

• トヨタ系の豊田中央研究所はエネルギー変換効率を従来の約4.8倍の7.2%に高め、世界最高性能を達成したと報告しています

• さらに最近では2024年にPV-driven water splitting systemで9.8%のSTH効率が達成されたとされ、これは商業的競争力を持つには最低10%が必要とされてきた水準にかなり近づいています

つまり、**「実験室レベルでは植物の光合成効率（1%未満）を大きく超え、実用化の目安である10%に近づいている」**というのが現状です。

実規模での実証実験

すでに研究室レベルだけでなく、実規模実証も行われています。

NEDOと産学連携チームは100m²規模の光触媒パネル反応器とガス分離モジュールを連結したシステムを開発し、世界で初めて実証試験に成功しました。このシステムは屋外環境でも継続して1年程度、水素と酸素の混合気体を発生することを確認しており、屋外試験中、一度も自然着火・爆発はなかったという安全性データも得られています。

政府の目標とロードマップ

日本政府も国家戦略として位置づけています。

環境省は2026年から2040年にかけての人工光合成の社会実装ロードマップを策定しており、電解系では製造効率60%以上（最終製品）、共電解ではエネルギー変換効率80%以上（共電解を利用したメタン製造）という目標が掲げられています。また2026年度予算案において人工光合成などCO₂回収・利用技術の実証に26億円前後を新規計上するなど、予算面での後押しも進んでいます。

3. 「水素社会」実現に向けた課題

良い面だけでなく、構造的な課題もあります。

課題①：効率と規模のジレンマ

広い面積を確保しないと十分な水素量が得られません。コストダウンのため広大な面積で生産できる光触媒シートを利用して、2024年には4%、2030年には10%の変換効率達成、およびそれを利用した数万平方メートル規模での屋外試験を目標に研究が進められています。「家庭の屋根で十分な水素を作る」レベルにはまだ距離があります。

課題②：安全性

水素と酸素の混合ガスは爆発性があるため、人工光合成では水から多くの水素と酸素を発生させ、水素は可燃性ガス、酸素は助燃性ガスのため、万が一着火源が存在する場合に非常に大きな爆発が発生してしまう危険があるとされています。NEDOの実証実験では安全性が確認されていますが、家庭・地域レベルで普及させるには法規制・安全基準の整備が必要です。

課題③：耐久性とコスト

光触媒は水の中に設置し、常に日光にさらされているため、光と水の影響を受けて腐食や劣化に繋がりやすいという弱点があります。一方でNTTグループは半導体光触媒を用いた人工光合成において世界最長の連続動作時間を実現するなど、耐久性の課題克服も進んでいます。

課題④：実用化のタイムライン

科学技術白書では効率20%以上を2036〜39年に達成するという予測が示されており、専門家自身も「かなり高い目標です。国や研究者、国民が覚悟し、しっかり態勢を整えなければ」と慎重な見方を示しています。

4. 補足すべき点

①水素は「最終目的」ではなく「中間段階」として位置づけられることが多い 実際の研究では、水素そのものを取り出すだけでなく、得られる水素とCO2を原料とした化学原料を製造するところまで一貫したプロセスとして設計されています。つまり水素社会というより**「CO2を資源として使う循環型化学産業」**という、より大きな構想の一部として水素生成が位置づけられています。

②家庭用パネルというビジョンも存在する 「家庭の屋根で」というイメージに近い構想も実際に語られています。科学技術白書ではこの水素を都市ガスなどの化石燃料ではなく、屋根に張った人工光合成パネルから賄うことも有力とされ、日本が先駆けて推進する「水素社会」への道を開く切り札になりそうと評価されています。

③経済的な追い風も出てきている 2026年以降、EU炭素国境調整メカニズム（CBAM）の段階的導入により日本からEU向け輸出品にも実質的な炭素税が課されるため、人工光合成によるCO₂削減証明の経済価値が大幅に押し上げられると見込まれています。つまり、技術だけでなく経済的なインセンティブ構造も、水素社会への移行を後押しする方向に動いています。

④実用化までの距離　現在世界中の研究機関・企業（豊田中央研究所、三菱ケミカル、NTT、NEDOなど）が国を挙げて取り組んでおり、「植物よりも高効率に水を分解する人工システムを作り、水素とCO2回収を組み合わせて産業構造そのものを変える」というのが、現実に進行中の構想だと言えます。あと10〜15年程度（2036〜40年頃が一つの目標）。