• 探査等

再⽣型燃料電池システム

背景・目的

アルテミス計画を始め、世界各国の月面探査が活発化していく中、有人活動を含む持続的な月面活動を実現するためには、その活動を支える様々な大型の月面インフラ・システムに適用できる電源システムが必須である。

この電源システムについては、特に、2週間毎に昼夜が訪れる月面特有の環境において、太陽電池による発電が困難な夜間及び日陰時でも電力を供給可能な大型の蓄電システム(例:2週間の越夜では数百kWh以上の蓄電量)が必要である。しかし、従来の宇宙機向けリチウムイオン電池のみで大容量の蓄電を行い、必要な電力を供給することは、月面に輸送できる物資の重量制約の観点から困難であり、大容量蓄電時のエネルギー密度が高く、軽量化が可能な再生型燃料電池システムの実現が期待されている。

我が国では、これまで航空機や潜水艦等の大型システムへの適用に向けた再生型燃料電池システムの技術開発が進められていることや、水素社会の実現に向けて、自動車産業等を中心として水素関連の技術開発が活発に行われていることから、これらの強みを活かして、大型の月面インフラ・システムに必要な電源システムを構成する共通的な基盤技術となる再生型燃料電池技術を獲得する。また、獲得した本技術により、我が国の民間企業等による大型の月面インフラ・システムを用いた月面活動の促進やビジネス創出への貢献を目指す。

(参考)宇宙技術戦略での記載

  • 太陽電池による発電が困難な日陰時でも電力を供給可能な大型の蓄電システムの開発が必要であることから、全固体電池、高エネルギー密度電池などを含む蓄電技術の開発が非常に重要である。(中略)さらに、今後の有人月面探査活動においては、より大きな蓄電容量が必要となるため、リチウムイオン電池よりも高いエネルギー密度が達成できる高エネルギー密度電池として再生型燃料電池の開発を進める。特に、月面では地上とは異なる純酸素対応(地上では大気中の酸素を使用するが、宇宙では酸素タンクから100%酸素を供給する必要がある)の材料研究や、低重力環境における水電解装置の研究開発も進める。水電解装置については、真空・高放射線量等の環境条件でも運用可能な技術の確立に向けた実証を行うため、月着陸機にも搭載可能な小型・軽量の装置の開発を着実に実施することが重要である。 (3.Ⅲ.(2).③.ⅱ)

本テーマの目標

基本方針に示されている「月や火星圏以遠への探査や人類の活動範囲の拡大に向けた我が国の国際プレゼンスを確保」すること等に向けて、4年間で、大気中から酸素を取得できない月面環境に適応した再生型燃料電池システムに必要となる純酸素の貯蔵技術や昇圧技術等の技術開発や、当該技術を適用し水電解、燃料貯蔵、燃料電池の機能を組み合わせた再生型燃料電池システムの設計・開発・試験を実施する。これにより、月面環境での運用を想定した再生型燃料電池システムの地上実証を完了させ、月面で実用化できる段階(TRL5相当の完了)まで技術成熟度を高めるとともに、開発した技術により、我が国の民間企業等による大型の月面インフラ・システムを用いた月面活動の促進やビジネス創出への貢献を目指す。

技術開発実施内容

  1. 純酸素の貯蔵技術や昇圧技術
    • 月面では地上と異なり大気中酸素を取得できないため、純酸素の貯蔵技術、及び貯蔵タンクを小型・軽量化するための昇圧技術を開発する。
  2. 水素/酸素混合気の除去技術
    • 水電解プロセスで生じる水素/酸素混合気による発火・燃焼を防ぐため、触媒等を用いた混合気ガスの除去技術を開発する。
  3. 高圧純酸素運用を可能とする耐発火・耐燃焼技術
    • 高圧純酸素の運用には発火・燃焼リスクが伴うため、構成材料の適合性評価に加え、発火リスクを高める不純物混入を抑制する材料加工やシステム組立プロセスに必要な技術を開発する。

支援のスキーム

  • 1件あたり⽀援総額:115億円程度(上限)(※)
  • 採択予定件数:2件程度(最大)(※)
  • ⽀援期間:4年程度
  • ⽀援の枠組み:B、C
  • 委託補助の別:補助(補助率は基本方針に基づく)
  • ステージゲートの有無:有(2年目を目途に実施)

(※)複数の技術方式による全体システムの開発が想定されることから、支援件数は最大2件程度とする。また、同一事業者が効果的・効率的な比較・検証をするために複数の技術方式に取り組む提案を行い、それを支援する場合は、230億円程度を上限とし、最大1件程度を採択する。

技術開発実施体制

基本方針で定められている技術開発実施体制に加えて、大型の月面インフラ・システムを用いたビジネスを検討する我が国の民間企業のニーズを踏まえつつ開発が実施できる体制であるほか、以下両方の実績を有すること、または既に有する民間企業等との協力体制を構築する企業等を想定。

  • 再生型燃料電池システムに関連した要素技術(水電解技術、燃料貯蔵技術、燃料電池技術等)、並びに、それらを組み合わせた全体システムの研究開発の実績
  • 宇宙空間や月面の環境条件を考慮した宇宙機システムに係る研究開発の実績

評価の観点

採択にあたっては、基本方針で定められている技術開発課題選定の観点に加えて、以下の観点等を評価する。

  • 技術開発成果による探査ミッション・プロジェクトへの参画に向けた取組構想や将来ビジョンが明確かつ妥当であること。
  • 再生型燃料電池システムに関連した要素技術(水電解技術、燃料貯蔵技術、燃料電池技術等)やそれらをシステムとして組み上げるインテグレーション技術等の研究開発の実績があり、技術の優位性や独自性を有していること。

ステージゲートにおいては、以下の観点等を評価する (TRL4相当の完了)。

  • 再生型燃料電池システムのシステム検討及び水電解、燃料貯蔵、燃料電池の各サブシステムの妥当性検証を完了し、それらを組み合わせた全体システムでの地上実証品の開発に移行できること。その際、各技術方式における全体システムとしての実現可能性を比較・検討した結果、一方の技術方式の実現可能性が著しく低いなど、技術方式の優劣が判断できる場合は、製作に移行する技術方式を絞り込むこととする。

資料

公募要領

提案書様式1-14

提案書様式8 別紙1

提案書様式8 経費内訳

宇宙戦略基金事業費補助金取扱要領
様式1 交付申請書
様式2 交付決定通知書
様式3 交付申請取下げ書
様式4 補助事業計画変更申請書
様式5 補助金補助事業中止(廃止)申請書
様式6 補助事業再開申請書
様式7 補助事業遅延報告書
様式8 補助事業遂行状況報告書
様式9 補助事業実績報告書
様式10 研究開発成果公表申請書
様式11 知的財産権届出書
様式12 補助金確定通知書
様式13 補助金確定通知書(返還あり)
様式14(大学等) 補助金消費税及び地方消費税仕入控除税額確定報告書
様式14(企業等) 補助金消費税及び地方消費税仕入控除税額確定報告書
様式14別紙(大学等) 仕入控除税額計算表(大学等)
様式14別紙(企業等) 仕入控除税額計算表(企業等)
様式15 取得財産等管理台帳
様式16 補助金財産処分承認申請書
様式例_選定理由書

宇宙戦略基金事務処理マニュアル(委託・補助共通)

宇宙戦略基金における研究公正について


募集期間中に、資料の追加および更新がなされる場合がございます。
本事業への応募を想定する事業者は、本サイトの定期的な確認をお願いいたします。


更新履歴

2024.7.10 公募要領 3.(1)2行目の⑧を⑦に修正
2024.7.8 補助金取扱要領 各種様式を公開

提出先

本事業は、府省共通研究開発管理システム「e-Rad」で応募を受け付けます。
詳細はこちらをご確認ください。

採択決定までのスケジュール

  • 公募開始日 2024.07.05
  • 採択結果