トヨタ自動車は、水素を燃料とするエンジン車の実用化に向けて開発を加速している。同社は2023年、水素エンジンを搭載したGRヤリスをレースに投入し、技術検証を進めてきた。しかし、量産化にはコスト低減や水素供給インフラの整備など、多くの課題が残る。
水素エンジンの仕組みと優位性
水素エンジンは、従来のガソリンエンジンをベースに、燃料を水素に変更したもの。燃焼時に二酸化炭素を排出しないため、カーボンニュートラルの実現に貢献する。また、既存のエンジン技術や生産設備を活用できるため、電気自動車（EV）に比べて開発コストが抑えられる利点がある。
トヨタは、水素エンジンを搭載したGRヤリスで2023年の富士24時間レースに出場し、完走を果たした。これにより、水素エンジンの実用性がある程度確認された。しかし、レース用車両と市販車では要求される耐久性やコストが大きく異なるため、量産化にはさらなる技術開発が必要だ。
インフラ整備とコストの壁
水素エンジン車の普及には、水素ステーションの整備が不可欠だ。日本では2023年時点で約160カ所の水素ステーションが稼働しているが、ガソリンスタンドの約3万カ所と比べると圧倒的に少ない。また、水素の製造コストも高く、現在の価格はガソリン換算で1リットルあたり約1000円と、ガソリンの約2倍だ。
トヨタの関係者は「水素エンジン車の実用化には、水素自体の価格低減と供給インフラの拡充が不可欠」と指摘する。政府も水素基本戦略を策定し、2040年までに水素供給量を現状の約20倍に増やす目標を掲げているが、実現には巨額の投資が必要となる。
他社との競争と市場の展望
水素エンジン車を開発しているのはトヨタだけではない。日産自動車やホンダも燃料電池車（FCV）の開発を進めており、商用車分野ではダイムラートラックやボルボグループが水素エンジン車の実用化を目指している。しかし、乗用車市場ではEVへのシフトが加速しており、水素エンジン車の市場規模は限定的との見方もある。
トヨタは、水素エンジン車を2030年までに市販化する目標を掲げているが、具体的な販売台数や価格帯は未公表だ。アナリストの間では「まずは商用車やレース用車両など、特定の用途から導入が進むのではないか」との見方が多い。
技術的な課題と解決策
水素エンジンには、技術的な課題もある。水素は燃焼速度が速く、異常燃焼（ノッキング）が発生しやすい。また、水素を高圧で貯蔵するためのタンクは大型で重く、車両の設計に制約を与える。トヨタは、これらの課題に対して、燃料噴射システムの改良やタンクの軽量化などで対応している。
さらに、水素エンジンは燃焼時に微量の窒素酸化物（NOx）を排出するため、排出ガス浄化システムの開発も必要だ。トヨタは、既存の三元触媒技術を応用することで、NOx排出量を実用レベルに低減できるとしている。
カーボンニュートラルへの貢献
トヨタは、水素エンジン車をカーボンニュートラル実現のための一つの選択肢と位置づけている。同社は、EVだけでなく、ハイブリッド車や燃料電池車、水素エンジン車など、多様なパワートレインを開発することで、顧客や市場のニーズに応える方針だ。
「水素エンジンは、エンジン音や振動を好むユーザーにとって魅力的な選択肢になる」とトヨタの技術者は語る。実際、レースでの水素エンジン車のサウンドは、従来のガソリンエンジン車と遜色ないと評価されている。
水素エンジン車の実用化は、まだ道半ばだが、トヨタの挑戦は自動車業界のカーボンニュートラルへの取り組みに新たな可能性を示している。
