アノードとカソード
アノード HXP-an は、ニッケルフォーム上に NiFe 層状複水酸化物を直接成長させたもので、貴金属を含みません。カソード HXP-ca は、カーボンペーパー上に担持量 0.2 mgPGM/cm² の Pt/C または PtRu/C 触媒層を形成したものです。
AEM とは
アニオン交換膜水電解
アニオン交換膜（AEM）水電解は、アルカリ環境で固体高分子膜を使います。膜が水酸化物イオン（OH⁻）を伝導するため、アノードにはイリジウムなどの白金族金属ではなく、ニッケル・鉄系の触媒を使えます。
アルカリ水電解（AWE）は液体電解質と多孔質の隔膜を使います。材料は安価ですが、負荷応答が遅くなります。PEM は酸性膜を使い、性能は高い一方で貴金属への依存度が高くなります。AEM はその中間を狙う方式で、HydroXpand はそのための電極、スタック、システムを製造しています。
当社が製造・販売する AEM 水電解スタックは 2 機種です。HXS-2 は 23 セル・2 kW で、1 日あたり約 1 kg の水素を製造します。HXS-30 は 46 セル・30 kW 級で、設計水素製造量は 15 kg/日です。どちらもご注文いただけます。HXS-2 は 2 kW ターンキーシステム HXB-V1 に搭載した形でも供給しています。
- 1プレート · 流路：電解液とガスの通り道
- 2アノード + PTL（多孔質輸送層）：ニッケル系触媒、イリジウム不使用
- 3AEM：アニオン交換膜
- 4カソード + ガス拡散層（GDL）：白金系触媒
- 5プレート · 流路
0.1 M KOH 電解液はアノード側から流入し、酸素とともに排出されます。水は膜を透過してカソードに達し、水素になります（4H₂O + 4e⁻ → 2H₂ + 4OH⁻）。水素はわずかな水分を含んで排出されます。カソードで生じた OH⁻ は膜を透過し、アノードで酸素になります（4OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4e⁻）。電子（e⁻）は外部回路を流れ、直流電源の + 端子をアノードに、− 端子をカソードに接続します。
比較
AEM・PEM・アルカリ水電解
3 つの方式はいずれも電気で水を分解します。違いは、電極間の隔離層、その層が伝導するイオン、そこから決まる化学環境です。
| 項目 | アルカリ（AWE） | PEM | AEM |
|---|---|---|---|
| 隔離層 | 多孔質の隔膜 | プロトン交換膜（固体） | アニオン交換膜（固体） |
| 伝導イオン | 液体 KOH 中の OH⁻ | H⁺ | OH⁻ |
| 環境 | アルカリ性 | 酸性 | 希薄アルカリ |
| アノード触媒 | ニッケル系 | イリジウム（白金族金属） | ニッケル・鉄、PGM フリー |
| 高純度水素 | 精製が必要 | 可能 | 可能 |
| 加圧での水素製造 | 難しい | 可能 | 可能 |
| 残る課題 | 応答が遅い、低負荷時のガス混合 | イリジウムの供給、PFAS 規制 | 膜の耐久性、量産性 |
構成AEM セルと
AEM セルと
AEM 水電解スタックの内部
以下の各層は、いずれも当社が自社で製造するか、単体で供給しているものです。
アニオン交換膜
水素と酸素を隔て、電極間で OH⁻ を伝導する固体の層です。当社のスタックで使っている膜を少量から供給しています。
バインダーとイオンの通り道
触媒を粒子として塗布する場合、アイオノマーが触媒層を結着し、各粒子までイオンを運びます。当社の成長型アノードにはアイオノマーは不要で、粒子型のカソードには必要です。
基材と輸送層
アノード側の多孔質金属は、電極そのもの、触媒の基材、または PTL（多孔質輸送層）として使えます。当社のアノードを成長させる基材と同じものです。
プレート・ガスケット・エンドプレート
ニッケル系のバイポーラプレート、EPDM とフッ素樹脂のガスケット、SUS316L のエンドプレートが、所定の締付力で各セルを固定します。
HXS-0 · HXS-2 · HXS-30
研究用テストセル HXS-0 は 1–25 cm² に対応し、材料研究に使います。HXS-2 はアノード面積 100 cm²・カソード 79 cm² の 23 セル 2 kW スタック、HXS-30 はアノード 600 cm²・カソード 512 cm² の 46 セル 30 kW 級スタックです。
HXS-2 の実測販売中の HXS-2 で測定した
販売中の HXS-2 で測定した
性能と耐久性
試験結果は記載の試験条件にのみ当てはまり、製品寿命を保証するものではありません。詳細な生データはご要望に応じて提供します。
HXS-2 · 23 セルのフルスタック · 90.0% HHV
0.1 M KOH · 50 °C · 常圧
再生可能なスタック：寿命を迎えたら MEA だけを交換し、ハードウェアは再利用
長期運転データはご要望に応じて提供
2026 年 7 月測定。定格 50 A でセル電圧 1.645 V（スタック 37.8 V、90.0% HHV）。電流密度はカソード面積 79 cm² を基準としています。
段階的なスケールアップの実測テストセルから 30 kW スタックまで、
テストセルから 30 kW スタックまで、
段階ごとに測り直す
有効面積とセル数が増えるたびに、流量、温度、締付力、シールを調整し直しています。
- 01セル · ショートスタック
HXS-0
1–25 cm²単セル・ショートスタックの評価
- 02製品スタック
HXS-2
23 セルのフルスタックご注文可能 実測 · 100/79 cm²
- 0330 kW 級
HXS-30
アノード 600 cm² · 46 セルご注文可能 46 セルで実測 · カソード有効面積 512 cm²
HXS-30 のセル数を増やしたときのセル間電圧のばらつき
セルを増やすときに平均値以上に注目すべきなのは、最も高いセルと最も低いセルの差です。以下の各段階では、512 cm² スタックの全セルを約 360 A で測定しました。
| 段階 | セル電圧 | ばらつき（最大 − 最小） | 条件 |
|---|---|---|---|
| 5 セル · 2026 年 6 月 | 1.615–1.630 V | 15 mV | 電解液 60 °C、濃度は記録なし |
| 15 セル · 2026 年 8 月 26 日 | 1.654–1.694 V、平均 1.664 V | 40 mV（σ 9.6 mV） | 0.1 M KOH · 50 °C · 常圧 · 初回運転 |
| 46 セル · 2026 年 9 月 | セルあたり 1.658 V（スタック平均） | 33.7 mV | 0.1 M KOH · 50 °C · 常圧 · 初回の長期運転記録の開始時 |
段階ごとに温度やセルフレームなどのハードウェアが異なるため、段階間の差をセル数だけに帰することはできません。同じ 0.1 M KOH・50 °C・常圧の条件では、46 セルスタックの初期 i-V 曲線は 0.23–0.71 A/cm² の範囲で、HXS-2 の曲線とのセルあたりの差が −9 から +3 mV に収まっています。
コスト要因AEM 水素のコストを
AEM 水素のコストを
決めるもの
水素 1 kg あたりの価格は、データシートや見積書で確認できるいくつかの数値から決まります。
1 kg あたりの kWh
消費電力量に電力単価を掛けたものが運転コストになります。HXS-2 スタックは 44 kWh/kg、完成品システム HXB-V1 は 54 kWh/kg で、その差は BoP によるものです。
アノードにイリジウムを使わない
アルカリ性のセルでは酸素側にニッケルと鉄を使えるため、スタックがイリジウム市場に左右されなくなります。
消耗した部品だけを交換
スタックの寿命全体では、何をどのくらいの頻度で交換するかが購入価格と同じくらい重要です。HXS-2 は工場でのメンテナンス時に MEA だけを交換し、ハードウェアを再利用できます。
複数台の並列か、大型スタックか
1 日 1–15 kg の範囲では、小型スタックを並列に増やす場合と大型スタックに移る場合とで、コスト構造が異なります。
総額の内訳
供給範囲、含まれる内容、現場で用意するものが、見積総額以上に実際のコストを左右します。価格は数量、構成、取引条件に応じて正式なお見積書でご提示します。
システムへの組み込み装置が担う範囲と
装置が担う範囲と
現場で用意する範囲
組み込みを検討するには、次の 6 つの境界を確認する必要があります。完成品システムとスタック単体とでは、境界の位置が異なります。
HXB-V1 · 200–240 V AC 単相
約 2.4 kW。スタック単体の場合は、運転電流範囲に合った直流電源をお客様にてご用意いただきます。
給水は ASTM D1193 Type II
完成品システムに必要なのは給水タンクだけです。スタック単体の場合は、電解液の循環ループとポンプをお客様にて構築いただきます（標準流量 4 L/min）。
屋内 5–45 °C
完成品システムは温度制御を内蔵しています。スタック単体の場合、冷却と温度制御はお客様の組み込み範囲に含まれます。
H₂・O₂ 出口、ベント、ドレン
出口配管、ベント、ドレン、換気、現場の水素安全対策はお客様にてご用意いただきます。完成品システムには気液分離が含まれます。
デスクトップアプリ · MQTT
Ethernet 上の MQTT（JSON）で上位システムと接続します。電圧、電流、電解液温度、流量を直接制御できます。
ドライヤーは標準構成に含まれません
より高い純度が必要な場合は、後段の乾燥・精製を別途検討します。モジュール型ドライヤー HXD-V1 を別途ご注文いただけます。
開発ロードマップ供給中の製品と
供給中の製品と
開発中の製品
開発中の項目の時期は目標であり、供給をお約束するものではありません。
AVAILABLE
供給中
- HXP-an・HXP-ca 電極
- HXS-0 研究用テストセル、有効面積 1–25 cm²
- HXS-2 · 23 セル 2 kW スタック
- HXB-V1 · 2 kW システム
- HXS-30 · 46 セル 30 kW フルスタック
- HXD-V1 · モジュール型水素ドライヤー
IN DEVELOPMENT
開発中
- 30 kW 統合システム · 2027 年第 2 四半期目標
よくある質問AEM 水電解
AEM 水電解
よくある質問
条件を添えて簡潔にお答えします。英語の技術記事は ブログ（英語） でご覧いただけます。
AEM 水電解とは何ですか？
AEM（アニオン交換膜）水電解は、アルカリ環境で水酸化物イオン（OH⁻）を伝導する固体高分子膜を介して、水を水素と酸素に分解する方式です。セルがアルカリ性であるため、酸素発生側の触媒にイリジウムではなくニッケル・鉄系の材料を使えます。
AEM は PEM やアルカリ水電解とどう違いますか？
アルカリ水電解は液体の KOH と多孔質の隔膜を使い、PEM は酸性のプロトン交換膜を使うためアノードにイリジウムが必要です。AEM は PEM と同じく固体膜を使いながら、アルカリ水電解と同じアルカリ環境で運転するため、PGM フリーのアノードを使えます。
AEM 水電解スタックの効率はどのくらいですか？
当社の 23 セルスタック HXS-2 は、50 A でセル電圧 1.645 V（スタック全体で 37.8 V）、0.1 M KOH・50 °C・常圧・BOL の条件で高位発熱量（HHV）基準の効率 90.0% です。スタック単体では水素 1 kg あたり 44 kWh、BoP を含む完成品システム HXB-V1 では 54 kWh/kg です。
AEM スタックの寿命はどのくらいですか？
HXS-2 は再生可能なスタックで、寿命を迎えたら MEA だけを交換し、ハードウェアは再利用します。条件ごとの長期運転データはご要望に応じてお送りします。膜の耐久性は AEM 全体にとって依然として主要な課題であり、試験結果は製品寿命を保証するものではありません。
AEM 水電解では貴金属を使いますか？
アノードには使いません。当社のアノード HXP-an は、ニッケルフォーム上に NiFe 層状複水酸化物を直接成長させたもので、イリジウムを含みません。カソード HXP-ca は、担持量 0.2 mgPGM/cm² の Pt/C または PtRu/C 触媒層を使っています。
AEM スタックにはどのような電解液を使いますか？
当社のスタックは希薄な KOH を使い、標準条件は 0.1 M・50 °C で、アノード側にのみ供給します。電解液は酸素とともに排出され、水は膜を透過してカソードに達し、水素になります。
AEM 水電解スタックは購入できますか？
はい。HXS-2 は 23 セル・2 kW のスタックで、定格水素製造量は 500 L/h（約 1 kg/日）です。HXS-30 は 46 セル・30 kW 級のスタックで、設計水素製造量は 6,900 NL/h（15 kg/日）です。どちらもご注文いただけます。