【FCEV】燃料電池メーカー、研究開発で先行するメーカーは？

2020年には新型のMIRAIが発売されるなど、燃料電池と水素社会に対する期待は大きくなるばかりです。中国が燃料電池に本腰を入れていること、また企業の経営指標ともなっているカーボンニュートラルの観点からも、燃料電池の市場は今後も拡大することは間違いありません。

一方で、サプライヤーを含めて、燃料電池関係のメーカーとして将来性のある企業がどこなのか、業界の外からは見えにくい状況です。

今回は、燃料電池関連の特許出願数から、燃料電池で先行するメーカーを調査します。

燃料電池特許数の推移

日本の特許における、出願者の推移を調査しました。特許数ではトヨタ自動車が圧倒的に多く、常に首位を独走しています。

燃料電池の用途は、大きく車載用と家庭用に分けられます。

車載用燃料電池は、MIRAIに代表される自動車搭載用の燃料電池で、プレイヤーは主に自動車メーカーとそのサプライヤーです。

一方、家庭用燃料電池は、エネファームと呼ばれる熱機器のことを指し、プレイヤーは自動車に限らず、ガスメーカーとシステム、スタック、補器類のメーカーです。

これは用途による分類ですが、現在実用化されている燃料電池には大きく2種類あり、それぞれでのキープれいーやをみていくことが必要です。

燃料電池の種類による分類

現在実用化されている燃料電池は、固体高分子型(PEFC)および固体酸化物型(SOFC)に分けられます。低温(100℃以下)で動作することから車載に用いられているのがPEFCであり、高温(600℃以上)で動作することから主に定置用電源として用いられるのがSOFCです。

これらは対象とする市場が異なることから、別物として評価するべきと考え、それぞれについて特許数調査を実施しました。

固体高分子型燃料電池(PEFC)

まず、固体高分子型燃料電池の国内特許数を調べたところ、トヨタ自動車が圧倒的な数の特許を持っていることがわかりました。トヨタ自動車は、燃料電池自動車「MIRAI」を開発しているだけでなく、固体高分子型燃料電池の研究開発にも力を入れていることが背景にあります。

「燃料電池」というキーワードではトヨタと本田技研の差は大きいですが、固体酸化物型燃料電池に限ると同等に見えます。

パナソニックはPEFCを開発している企業であり、車載ではなく家庭用としてPEFCを利用しています。大阪瓦斯の販売するエネファームに搭載するための燃料電池を開発。エネファームは、燃料電池を活用して、家庭で発電・暖房・給湯を行うシステムです。

また、サプライヤーが特許数ランキングで名を連ねていることにも注目すべきです。

東レは、固体高分子型燃料電池の材料サプライヤーとして影響力があります。燃料電池セル用の炭素繊維材料を供給しており、2020年には燃料電池向けの炭素繊維を5割増産するなど勢いがあります。特許数では日産自動車を超えており、トヨタ、ホンダともに東レの材料を採用していると考えられます。

旭化成は固体高分子型燃料電池の心臓部といえる電解質膜を供給しており、昭和電工は燃料電池用セパレータを供給しています。これら技術的に先行するサプライヤーは、今後も自動車メーカーからの需要が継続するとみられています。

注目すべき個別企業（PEFC）

以下の企業も気になる存在です。

アイシン

アイシンは自動車部品メーカーとして知られていますが、家庭用燃料電池エネファームのモジュールを開発している企業でもあります。

同社の技術力は高く評価されており、エネファームの性能向上やコスト低減に寄与しています。

大阪ガス

大阪ガスは、エネファームの販売を手掛けている企業であり、家庭用燃料電池システムの普及を支えています。

同社は、エネファームの性能や信頼性を高めるためのフィードバックをメーカーに提供することで、製品の改善に貢献しています。

東レ

東レは繊維・化学メーカーとして広く知られていますが、燃料電池材料全般で競争力があり、材料メーカーとしての技術力が高い企業です。

同社は、燃料電池の性能向上や効率化に欠かせない、電極触媒やセパレーターなどの材料開発に注力しています。

固体酸化物型燃料電池(SOFC)

SOFCの主要技術はセラミックであるため、セラミックメーカーがいくつかランクインしています。

固体酸化物型燃料電池(SOFC)の特許出願数を見ると、
・京セラ
・日本ガイシ
・TOTO
・日本特殊陶業
などのセラミックメーカーが目立つ。

2020年現在特許数で首位の京セラは、セラミック製品を主に扱う企業で、特に固体酸化物型燃料電池(SOFC)の市場投入を実現するなどリーディングカンパニーとしての役割を担っている。近年パナソニックを追い抜く勢いがあることは注目に値する。

森村ＳＯＦＣテクノロジーは日本ガイシ、TOTO、日本特殊陶業などの森村グループ企業が立ち上げた企業で、順調に特許数を伸ばしていることから、実質的には京セラ、パナソニックに次ぐ位置につける企業と考えられる。

注目すべき個別企業（SOFC）

以下の企業も注目です。

京セラ

京セラは、国内で唯一、固体酸化物型燃料電池（SOFC）を世に送り出した企業であり、その技術力と経営理念が高く評価されています。同社は、燃料電池の高効率化や耐久性向上を目指し、セラミック技術を活用した電極や電解質の開発に力を入れています。また、分散型エネルギーシステムやスマートグリッドとの連携を通じて、燃料電池の新たな価値創出を目指しています。

日本ガイシ

日本ガイシは、セラミック関係のメーカーであり、燃料電池分野でも活躍しています。同社は、独自のセラミック技術を活用して、固体酸化物型燃料電池（SOFC）の材料開発やシステム構築に取り組んでいます。

森村SOFCテクノロジー

森村SOFCテクノロジーズは、森村グループ4社の共同で設立された企業で、セラミック技術を活用した燃料電池分野での研究開発を行っています。同社は、SOFCのシステム開発や運用技術の確立に取り組み、高い効率と環境性能を実現することを目指しています。

燃料電池とは

燃料電池は、化学反応を通じて燃料から電気を作り出すデバイスで、化石燃料による発電と比べて、高い効率性や環境負荷の低減を実現することができます。現在、燃料電池は自動車や家庭用電源などのエネルギー需要に対応するために、様々な種類が開発されています。

燃料電池は主要な2種類の形式があります。PEFC（プロトン交換膜燃料電池）とSOFC（固体酸化物燃料電池）です。

PEFC

PEFCは、水素やメタノールなどの燃料を使用して発電する燃料電池の一種です。PEFCは、プロトン交換膜と呼ばれる膜を使用して、水素イオンを通過させ、電気を生成します。PEFCは、低温下で動作し、素早く反応するため、高い出力密度を持ちます。PEFCの応用分野として、自動車、船舶、家庭用発電、ポータブル電源などがあります。

PEFCの主な利点は、高い効率性、クリーンエネルギー、低い騒音、低い振動、環境負荷の低減などが挙げられます。ただし、PEFCは、高価なプラチナなどの希少金属を使用することが必要であり、燃料の取り扱いや安全性の面での課題もあります。

SOFC

SOFCは、高温で動作する燃料電池の一種で、水素、炭化水素、石炭、バイオマスなどの燃料を使用して発電することができます。SOFCは、固体酸化物と呼ばれる電解質を使用して、酸素イオンと燃料の化学反応によって電気を生成します。SOFCは、高温下で動作するため、反応速度が遅く、出力密度が低いという課題があります。しかし、SOFCは、発電時に熱エネルギーを余熱

利用することができ、二次エネルギーの利用効率を高めることができます。SOFCの応用分野として、大規模な発電所、産業用プロセス、再生可能エネルギー発電、船舶などがあります。

SOFCの主な利点は、高い効率性、環境負荷の低減、長寿命、多様な燃料の使用が可能などが挙げられます。ただし、SOFCは、高温で動作するため、耐久性に問題があり、製造コストが高いという課題があります。

燃料電池の今後

燃料電池市場は拡大傾向にあります。2025年までに、PEFCは3億ドル、SOFCは2.2億ドルの市場に成長するとされています。

自動車分野での燃料電池の普及のためには、インフラ整備との兼ね合いが重要となります。水素ステーションの設置や整備が進むことで、燃料電池自動車の普及が加速するでしょう。また、政策面での支援や、自動車メーカー間の連携が今後の展開において鍵となります。

家庭用燃料電池については、コスト低下が目下の課題となっています。技術革新によるコスト削減や、補助金制度の拡充が進むことで、家庭用燃料電池の普及が促進されるでしょう。また、スマートグリッドとの連携や、再生可能エネルギーとの組み合わせによるエネルギーマネジメントが、家庭用燃料電池の付加価値を高めることが期待されます。

まとめ

特許情報から、国内のキープレイヤーが見えてきた。特に、車載用燃料電池で先行するトヨタと、定置用、固体酸化物型で先行する京セラは注目に値する。

車載用燃料電池の方が市場規模は大きいため、自動車メーカーに部品や部材を供給する東レ、旭化成、昭和電工にも注目したい。

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