水素経済の確立は，産業・定置・移動用途における水素の製造・貯蔵・利用のあらゆる側面において，現在利用可能な技術の統合と革新的な新概念の開発に基づかなければなりません。このエネルギー転換を推進・実装する人材には，水素経済の全局面にわたる幅広い知識と俯瞰的な視点が不可欠です。その知識は，製造，貯蔵・輸送，熱化学的・電気化学的利用を基礎から技術レベルまで横断し，ライフサイクルアセスメントおよび社会経済分析を包含するものでなければなりません。
水素経済が抱える主要な基礎的課題に取り組むため，本IRTGは5つの研究領域から構成されています。そのうち4つは，水素の製造，貯蔵・輸送，熱化学的・電気化学的利用という個別の側面に焦点を当てています。さらに，横断的研究領域（CSA）として，ライフサイクルアセスメントおよびシステム・社会経済分析が，水素関連技術の全領域を横断する形で設けられています。
水素関連技術と水素経済の発展は，経済的実現可能性・環境影響・効率性に関する信頼性の高い評価を基盤としなければなりません。これらの評価は，既存の参照システムとの競合性を判断する上で不可欠です。したがって，水素の製造・輸送・貯蔵・利用に関わる新技術に対して継続的に実施される必要があります。さらに，これらの側面をエネルギーシステム全体のモデルに統合することが，社会的信頼の醸成と肯定的な公共認識の形成に不可欠です。CSAは，社会経済的・技術経済的・環境的基準のもと，様々なスケールの水素技術・システムの評価を以下のサブトピックで扱います。
- 持続可能な社会経済的水素エネルギーシステムの設計
- ライフサイクル分析とエコシステム研究
参加研究者
Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing.
Niklas von der Aßen
Chair and Institute of Technical Thermodynamics
Prof. Dr. rer. pol.
Grit Walther
Chair of Operations Management
Prof.
Mika Goto
Department of Innovation Science
Prof.
Masaharu Tsujimoto
Department of Innovation Science / Technology and Innovation Management
M. Sc.
Qihao Ran
Chair of Operations Management
M. Sc.
Fabian Welker
Chair and Institute of Technical Thermodynamics
M. Sc.
Yuki Imamura
Department of Innovation Science / Technology and Innovation Management
M. Sc.
Karan Anand
Chair and Institute of Technical Thermodynamics
Dr. rer. pol.
Jörn Meyer
Chair of Operations Management
水素を基盤とした持続可能なエネルギーの未来を実現するためには，持続可能な製造方法が不可欠です。RA1は主に，CO2フリーな水素エネルギーキャリアの製造を可能にする電気触媒的水分解に焦点を当てています。RA1の2つ目のサブトピックは，グレー水素技術のカーボンフットプリントを削減する革新的な手法を扱います。サブトピックは以下の通りです。
- 電気触媒的水分解によるグリーン水素製造
- グレー水素製造のカーボンフットプリント削減
参加研究者
Prof. Dr. rer. nat.
Regina Palkovits
Chair of Heterogeneous Catalysis and Technical Chemistry
Prof. Dr. rer. nat.
Anna Mechler
Electrochemical Reaction Engineering at Aachener Verfahrenstechnik
Jun. Prof. Dr.-Ing.
Abhishek Khetan
Junior Professorship for Multiscale Modelling of Heterogeneous Catalysis in Energy Systems
Prof.
Tetsuya Suekane
Department of Mechanical Engineering
Prof.
Takeo Yamaguchi
Department of Chemical Science and Engineering
M. Sc.
Wenjun Zhang
Department of Mechanical Sciences and Engineering
Dr.-Ing.
Kazem Zhour
Junior Professorship for Multiscale Modelling of Heterogeneous Catalysis in Energy Systems
M. Sc.
Pincy Jarngal
Junior Professorship for Multiscale Modelling of Heterogeneous Catalysis in Energy Systems
M. Sc.
Sahar Koritisani
Junior Professorship for Multiscale Modelling of Heterogeneous Catalysis in Energy Systems
水素の輸送と貯蔵は水素経済の普及において極めて重要であり，特にその関連負荷は温室効果ガス全体のフットプリントの35%を占める可能性があります。水素の低い体積エネルギー密度により，長距離輸送と地域配送は困難を伴います。圧縮や液化といった物理的手法が選択肢として検討されてきたほか，液体有機水素キャリア（LOHC）への組み込みや固相材料への吸着といった化学的手法も研究されています。RA2はこれらの重要なトピックを以下のサブトピックとして統合しています。
- 電気化学的水素圧縮
- 化学的水素貯蔵
参加研究者
Jun. Prof. Dr.-Ing.
Abhishek Khetan
Junior Professorship for Multiscale Modelling of Heterogeneous Catalysis in Energy Systems
Prof. Dr. rer. nat.
Regina Palkovits
Chair of Heterogeneous Catalysis and Technical Chemistry
Prof. Dr.-Ing.
Matthias Wessling
Chemical Process Engineering at Aachener Verfahrenstechnik
M. Sc.
Gunjana Yadav
Junior Professorship for Multiscale Modelling of Heterogeneous Catalysis in Energy Systems
Prof.
Wakako Araki
Department of Mechanical Engineering
Prof.
Takeo Yamaguchi
Institute of Innovative Research, Laboratory for Chemistry and Life Science
Prof.
Ichiro Yamanaka
Department of Applied Chemistry, School of Materials and Chemical Technology
M. Sc.
Nick Semrau
Chemical Process Engineering at Aachener Verfahrenstechnik
M. Sc.
Fabian Ketter
Chair of Heterogeneous Catalysis and Technical Chemistry
M. Sc.
Miriam Mineur
Chemical Process Engineering at Aachener Verfahrenstechnik
水素を熱化学的エネルギー変換プロセスに利用することで，発電・産業プロセス熱・モビリティを含む複数のセクターの脱炭素化に向けた独自の機会が生まれます。本IRTGでは，エネルギー転換に特に関連性が高く，幅広い基礎的側面を網羅する典型例として，内燃機関（ICE），発電・工業炉向けガスタービンの定置バーナー，および製鉄における還元剤としての水素利用を対象とします。主要な基礎的・工学的課題を以下のサブトピックで取り上げます。
- 内燃機関における水素変換
- ガスタービン・工業炉における水素バーナー
- 製鉄における還元剤としての水素
参加研究者
Prof. Dr.-Ing.
Heinz Pitsch
Institute for Combustion Technology
Prof. Dr.-Ing.
Wolfgang Schröder
Chair of Fluid Mechanics and Institute of Aerodynamics
Prof. Dr.-Ing.
Stefan Pischinger
Chair of Thermodynamics of Mobile Energy Conversion Systems
Prof.
Mamoru Tanahashi
Department of Mechanical Engineering
Prof.
Miyuki Hayashi
Department of Materials Science and Engineering
Prof.
Hidenori Kosaka
Department of Systems and Control Engineering
Prof.
Tomohiro Nozaki
Department of Mechanical Sciences and Engineering
M. Sc.
Shibam Bose
Institute for Combustion Technology
Dr.-Ing.
Yuvraj Yuvraj
Institute for Combustion Technology
M. Sc.
Svenja Nerzak
Institute for Combustion Technology
M. Sc.
Yuji Tagaya
Department of Systems and Control Engineering
M. Sc.
Zin Shahin
Chair of Fluid Mechanics and Institute of Aerodynamics
Dr.-Ing.
Stefan Sterlepper
Chair of Thermodynamics of Mobile Energy Conversion Systems
M. Sc.
Borja Pedro Beltran
Chair of Fluid Mechanics and Institute of Aerodynamics
M. Eng.
Phobkrit Kanokkhanarat
Department of Systems and Control Engineering
M. Sc.
Lukas Eich
Institute of Heat and Mass Transfer
水素の電気化学的利用には，特に燃料電池において熱化学的プロセスと比較して高いエネルギー効率が得られるなど，多くの利点があります。これらのプロセスは通常，運転中の排出物がゼロ（またはゼロに近い）であり，典型的な副生成物は水です。燃料電池は輸送・定置発電・携帯機器など幅広い分野に活用でき，脱炭素化への大きなポテンシャルを持っています。RA4は電気化学・材料から燃料電池システムまでの幅広い研究開発に取り組み，性能向上・耐久性強化・コスト削減・応用範囲の拡大を目指します。また，これらの側面の相互作用と境界条件の相互影響についても考察します。以下のサブトピックを取り上げます。
- 燃料電池における電気化学
- 燃料電池における材料特性評価
- 燃料電池システム
参加研究者
Prof. Dr.-Ing.
Stefan Pischinger
Chair of Thermodynamics of Mobile Energy Conversion Systems
Jun. Prof. Dr.-Ing.
Abhishek Khetan
Junior Professorship for Multiscale Modelling of Heterogeneous Catalysis in Energy Systems
Prof. Dr. rer. nat.
Anna Mechler
Electrochemical Reaction Engineering at Aachener Verfahrenstechnik
Prof. Dr.-Ing.
Reinhold Kneer
Institute of Heat and Mass Transfer
Prof.
Wakako Araki
Department of Mechanical Engineering
Prof.
Manabu Ihara
Department of Chemical Science and Technology
M. Sc.
Simon Winter
Institute of Heat and Mass Transfer
M. Sc.
Jan Wurm
Electrochemical Reaction Engineering at Aachener Verfahrenstechnik
M. Sc.
Sven Bröhl
Chair of Thermodynamics of Mobile Energy Conversion Systems
M. Eng.
Misheel Boldbaatar
Department of Chemical Science and Engineering
Dipl.-Ing.
Katrin Bender
Chair of Thermodynamics of Mobile Energy Conversion Systems