合同会社小村ソフト
HF101

水素を燃料として使うしくみを図と演習で理解する

軽さ・体積エネルギー密度・製造経路・貯蔵 / 輸送・燃料電池 / 燃焼・安全までを、図解と 36 問の演習でつないで学ぶ入門コースです。

図 → 物性 → 製造 → 貯蔵 → 利用方式 → シミュレータ 全 36 問 ブラウザ内採点 シミュレータあり
所要
3〜4 時間
問題数
全 36 問
形式
7 章 + 概念シミュレータ
費用
無料
電気や天然ガスなどから水素をつくり、貯蔵・輸送して、燃料電池や燃焼で使う全体図

まずは「つくる → ためる → 運ぶ → 使う」の流れで、水素を燃料として読みます。

この講座で最初に作る直感

燃料としての水素を理解するうえで大事なのは、「水素はクリーンか / そうでないか」を単語だけで決めないことです。どこで H₂ を作り、どう貯蔵し、どの形で運び、燃料電池なのか燃焼なのか、そして安全設計をどう入れるかまでを一つの系として読む必要があります。

このコースでは、質量あたりでは強いが体積あたりでは不利という物性から始めて、SMR・水電解・炭素強度・350/700 bar・液体・キャリア・燃料電池・水素エンジン・安全設計までを、図解と小問でつないでいきます。

この講座で繰り返し使う 5 つの見方

1. 水素 = エネルギーキャリア
として考える。石油・石炭・天然ガス・ウラン・再エネのような 一次エネルギー（自然から直接得られるエネルギー）そのものではなく、それらから作って運ぶ二次的な担い手。
2. 質量と体積を分ける
重さで有利でも、場所では不利になりやすい。
3. 色名より経路と炭素強度
グリーン / ブルーは入口、評価は最後に数値へ戻る。ここでの 炭素強度（Carbon Intensity） は、水素 1 kg を作って届けるのに伴って排出される CO₂ 換算量（kg-CO₂e/kg-H₂）の指標。
4. 物流と利用方式を分ける
350 bar, 液体, キャリアと、燃料電池 / 燃焼は別の論点。
5. 安全は特性に合わせた設計
換気・漏えい検知・火炎検知・材料選定を切り分ける。

この「5 つの見方」は、第 1 章の「3 つの論点（原料と製造 / 物流と貯蔵 / 利用方式）」と「4 つの箱（つくる → ためる → 運ぶ → 使う）」、第 6 章の「6 つのノブ（水素量・上流炭素強度・貯蔵方式・利用方式・取扱損失・安全設計レベル）」を貫く視点です。
大まかな対応は次のとおり。4 箱の「つくる」 = 3 論点の「原料と製造」 = 見方 3「経路と炭素強度」、4 箱の「ためる + 運ぶ」 = 3 論点の「物流と貯蔵」 = 見方 2「質量と体積」と見方 4 前半、4 箱の「使う」 = 3 論点の「利用方式」 = 見方 4 後半 + 見方 5。見方 1（エネルギーキャリア）は 4 箱全体を貫く前提です。6 つのノブは各箱と見方をシミュレータの入力へ落とし込んだものになります。

章構成

1 導入 — なぜ水素を燃料として使うのか 5 問。エネルギーキャリアとしての位置づけ、つくる・ためる・運ぶ・使うの全体像を先に作ります。 2 物性とエネルギーの見方 — 軽いが、貯蔵しにくい 6 問。質量あたりと体積あたりの違い、LHV / HHV、圧縮と液化の意味を整理します。 3 作り方と炭素強度 — 色名より経路と電力 5 問。SMR、水電解、ブルー / グリーンの入口を押さえ、最後は炭素強度で見ます。 4 貯蔵・輸送・供給 — 350/700 bar, 液化, キャリア 5 問。高圧・液体・アンモニア / MCH などのキャリアを、距離・規模・追加工程で読みます。 5 利用方式と安全 — 燃料電池 / 燃焼 / NOx / 漏えい 5 問。燃料電池と燃焼利用の違い、NOx、換気、漏えい検知、火炎検知を整理します。 6 シミュレータと最小モデル — 条件を動かして適材適所を読む 4 問。上流炭素強度、貯蔵方式、利用方式、損失、安全設計を教材モデルへ落とし込みます。 7 総合演習と全問レビュー — 適材適所で説明する 6 問。ケースでつなぎ、全 36 問をレビューしながら全体像を固めます。

受講のコツ

  1. まずは「質量」と「体積」を混ぜないこと。ここが最も重要です。
  2. 次に「利用場所」と「上流」を分けること。排気だけでは全体は分かりません。
  3. 最後に「燃料電池」と「燃焼」を混ぜないこと。効率・排気・設備が変わります。

開始前の前提

  • 高校レベルの化学とエネルギーの入口、つまり分子・反応・熱量という言葉に見覚えがあれば十分です。
  • 厳密な熱力学、圧縮機設計、規格条文の逐語解説には入りません。まずは全体像とトレードオフを掴むことを優先します。
  • シミュレータは教材用の概念モデルであり、実設備保証値や法令設計値ではありません。

参考にした定義・資料