同装置は航空機燃料電池向けに使用することを目指して開発したもので、独自開発のガス軸受※超高速モータを採用することで、大容量化を達成した。
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※ガス軸受：回転軸が高速回転するときに、自ら周囲のガスを引き込んでガス膜を形成し回転体を自立浮上させる動圧式の軸受。回転軸が非接触であることから、軸受けの高耐久化を可能とする。
本件は、IHIが秋田大学および秋田県の航空機機体製造装置メーカーである株式会社三栄機械と連携して取り組み、実現した。
今回開発した電動水素ターボブロア（図1）は、燃料電池発電時に未反応のまま排出される水蒸気を含む大量の水素（水素供給側の排出ガス）を回収し、燃料極（負極、アノード）に再循環する装置。
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今回の開発には、航空機燃料電池向けとして大量の水素ガスを回収するために、独自開発のガス軸受を用いた超高速モータ（図2）を採用。これにより、再循環装置の大容量（高効率）化かつ小型化、軽量化を実現したとしている。ガス軸受は潤滑油を使用しないため、潤滑油で水素を汚染することがないという。
さらに、同装置は水素雰囲気中で使用するための密閉構造化や、大容量化に必要なモータ排熱性能の向上（熱によるモータへのダメージを低減）を行っている。航空機燃料電池として必要となる電力出力400kWを超える大型の燃料電池の水素再循環は、従来の小容積型ブロアでは複数台並列で運転せざるを得なかったというが、同装置であれば1台で実現することができるようになるとしている。
完成した試作品について、そうまIHIグリーンエネルギーセンターおよび秋田大学の電動化システム共同研究センター）にて特性評価を実施した。その結果、燃料電池燃料極排気ガスの水素ガス環境や、水蒸気を含んだ高湿潤環境で、これまで難しいとされていた必要性能が得られることを確認した。この成果は、航空機にとどまらず、今後、大出力化が期待される燃料電池モビリティにおいて、船舶や大型トラックなどの開発にも貢献するとしている。
IHIは、引き続き航空機の電動化に向けた電動ハイブリッド推進システムの開発に取り組み、水素再循環装置に対しては、2024年中には燃料電池システムに乗せ検証を行うことを目標に開発を進めていく方針だ。
同じく開発を進めている航空機推進用大出力電動モータ、燃料電池の空気供給を担う電動ターボコンプレッサや高磁束プラスチック磁石ロータと組み合わせ、2030年代の水素航空機の実用化に貢献するとしている。さらに、2020年2月に開発したエンジン内蔵型発電機と組み合わせ、燃料電池電動ハイブリッドジェットエンジンから航空機システム全体の電動化・最適化にも取り組んでいくという。
