AIの膨大なデータ及び高度なディープラーニングによって、急速に増えている電力需要にどういうふうに対応するかという新たな課題が浮かび上がっています。OpenAIやGoogleをはじめ、データセンターであろうとAIスーパーファクトリーであろうと、電力は世界のAI演算能力競争の鍵となっております。
国際エネルギー機関の予測によると、2030年までに世界のデータセンターの電力需要は現在の約2倍になり、日本1年間の電力消費追加に相当すると見込まれています。それよりは、テック企業が7×24時間に電力を供給し続ける必要があるし、カーボンニュートラルの約束を守らなければならないのが懸念されています。
こういう制約があるから、低炭素、高効率（発電効率55～65％、熱電併給による総合効率85～90％）、長期安定運転といった3つの優位性を持っている固体酸化物形燃料電池（SOFC）は、「低炭素、高効率、24時間対応」に応えられるソリューションとして注目されています。
SOFCの意義はAI向け電力供給だけにとどまりません。水素エネルギー戦略における「水素から電力への変換」を担う中核技術として、国家レベルのエネルギー安全保障にも関わる重要な役割を果たしています。現在、水素エネルギー関連技術において、SOFC量産化への政策的取り組みがよく進んできています。経済の転換（2025年SOFCのIRRが基本12％~18％に達した）及びカーボンプライシング施策の背景に、工業向けグリーンなエネルギー需要は2030年まで千億元、2035年まで2千億元以上に達すると見込まれています。
しかし、将来性のあるビジョンを実用化に落とし込むには、材料技術の革新だけでは十分ではありません。最大の課題は、重ねられたセラミック機能層で構成される電池を、いかに精度的、均一的に量産できるかという製造技術の確立にあります。
この分野こそが、Lead傘下で水素エネルギー製造向けの中核装置を手掛ける会社——Lead Hydrogen Intelligentが長年取り組んできたところです。
ラボから量産へ
誰か突破口を開いているか
中国国内で早期からSOFC製造装置の開発及び量産を進んできた会社の一つであるLead Hydrogenは、2019年よりこの先端分野への取り組みを開始しました。Leadがリチウムイオン電池をはじめたハイエンド設備分野で培ってきた技術優位性により、Lead HydrogenはSOFCセル製造における主要プロセスの技術開発に注力しています。現在では、コーティング、精密裁断、静水圧成形、レーザー穴あけ・溶接、スタック組立、さらにスタックおよびシステム評価試験まで、SOFC製造における主要工程を網羅する技術体系を構築し、20件以上の特許を取得しています。
2μm超薄膜プロセスが切り拓くセル性能の基盤
Lead Hydrogenは独自に「高精度コーティング＋多層積層」プロセスを開発し、電解質層やバリア層など主要機能層の形成における5μm級という業界課題を突破しました。製造限界を2μmレベルの超薄膜領域まで引き下げるとともに、膜厚均一性を±3％以内で高精度に制御。従来プロセスで発生しやすかったピンホール欠陥や膜厚ばらつきを根本から抑制し、毛細血管を超える精密なガス流路を形成することで、セルの性能均一性を新たなレベルへ引き上げています。
Lead Hydrogenは独自開発した高精度レーザー穴あけ技術により、超高速フェムト秒レーザーのスキャン・回転切削加工能力を活用し、金属基板上に30μm級のマトリクス状微細孔を安定的に加工することを実現しました。「冷間加工」に近い加工特性を持つこの技術により、加工時の熱変形、熱損傷、微細クラックの発生を大幅に抑制。セル内部に高効率かつ安定した「毛細血管ネットワーク」を構築し、電気化学反応の円滑な進行を支えています。
現在、世界のSOFC産業化に向けた技術ルートは、主に電解質支持型、アノード支持型、金属支持型の3種類に分けています。
・その中でも、アノード支持型は技術成熟度の高さから、現在の商業化における主流となっています。
・一方、金属支持型は、より高い機械的強度、優れた起動・停止応答性、さらにコスト低減の可能性を備えており、次世代の重要な発展方向として注目されています。
Lead Hydrogenは、将来の市場動向を見据え、アノード支持型と金属支持型の2つの技術ルートを同時に強化しています。セラミックス基板に求められる高精度コーティング、静水圧成形、厳格な焼結プロセスへの対応に加え、金属基板では超精密レーザー加工技術を実現しています。
現在、Lead Hydrogenは国内有力企業および国家級研究プラットフォームとの連携を深めています。同社のSOFCシステム試験装置はすでに納入され、金属支持型スタックの研究開発・検証体系に組み込まれています。また、蘇州実験室や懐柔実験室などの国家級研究プラットフォームにもLead Hydrogen の研究開発設備が導入され、先端材料や構造設計の改良・最適化に活用されています。
量産工場から最先端研究施設まで、Lead Hydrogenが推進する2つの技術ルートは、SOFC産業化への歩みを着実に加速させています。
「SOFCの大規模商業化に必要なのは、研究室レベルの試作品だけではありません。太陽光パネルやリチウムイオン電池のように、高い信頼性を備え、量産可能なSOFCシステムの実現が求められています。そのためには、製造装置側から標準化された一貫プロセスソリューションを提供することが不可欠です。」Lead Hydrogen最高技術責任者はこう述べています。「今後、当社はセル製造プロセスへの投資をさらに強化し、単体機器での技術突破から、ターンキー型の生産ライン提供へと展開していきます。リチウムイオン電池製造装置分野で培った量産化の経験を活かし、SOFC産業化の臨界点到達を加速していきます」
