燃料電池車は、従来のガソリン車やハイブリッド車とは異なる革新的なパワートレインを搭載しています。トヨタのMIRAIに代表される燃料電池車（FCEV）は、高圧水素タンクから供給された水素を燃料電池スタックに送り、大気中の酸素と化学反応させることで電気を生成し、その電力でモーターを駆動する仕組みとなっています。
燃料電池スタック内では、触媒作用により水素分子から電子が放出され、その電子が外部回路を通じて酸素極へ流れることで電流が発生します。この過程で発生するのは水蒸気のみであり、CO2や窒素酸化物（NOx）、炭化水素（HC）といった有害物質は全く排出されません。これこそが、燃料電池車が「究極のエコカー」と呼ばれる理由です。
トヨタのMIRAIは、燃料電池スタック、高圧水素タンク、補助バッテリー（リチウムイオン電池）、駆動モーター、コントローラーという5つの主要部品で構成されています。初代MIRAIは2014年に世界に先駆けて量産された革新的なFCEVとしてデビューし、その後2020年にフルモデルチェンジを遂行しました。
現行の新型MIRAIは、従来型と比べてシステムが大幅に刷新され、燃費性能が向上しています。水素タンク容量は従来の4.6kgから5.6kgに増加し、システム全体の効率化により航続距離は約850km（Gグレード）に達しています。この30%の航続距離向上により、長距離運転も現実的な選択肢となりました。
また、現在トヨタは「第3世代FCシステム」の開発を進めており、2025年2月19日から開催される「H2&FC EXPO（水素・燃料電池展）」で初披露予定です。このシステムは、従来型比で耐久性が2倍、燃費性能が1.2倍に向上し、ディーゼルエンジン並みの耐久性を実現しています。大型商用車への搭載も予定され、2026年以降に日本、欧州、北米、中国市場への投入が計画されています。
燃料電池車は、従来のガソリン車と比べてエネルギー変換効率が大幅に優れています。ガソリン車のエネルギー効率が約30%であるのに対し、燃料電池車は60%を超える効率を実現しており、同じエネルギー量で走行距離が倍近くになります。
ライフサイクルアセスメント（LCA）の観点から見ると、製造から廃棄までの全過程において、燃料電池車のCO2排出量はガソリン車の約50%、ハイブリッド車の約80%程度に留まります。特に走行距離が40,000kmを超えると、その優位性はさらに顕著になります。走行時に発生するのが水蒸気のみという特性から、都市部の大気汚染対策に特に有効です。
トヨタのMIRAIには、豊田自動織機が開発した「エアコンプレッサー」と「水素循環ポンプ」という2つの重要な補助部品が搭載されています。エアコンプレッサーは燃料電池に必要な空気を圧縮・供給し、特に市街地走行などの低速域では可動ローラーの締力を緩め、消費電力を大幅に削減することで車両全体の燃費向上に貢献しています。
水素循環ポンプは、燃料電池スタック内で反応しなかった未反応水素を吸引し、再びスタックに送り込む役割を担います。この水素の再利用により、燃費性能が顕著に向上します。赤信号での停止時など、駆動モーターが動かない状況下でも継続稼働する必要がある部品のため、音や振動が最小限に抑えられるよう設計されています。
新開発の第3世代FCシステムは、商用車での長期使用を想定した耐久性が大幅に向上しています。従来型比で2倍の耐久性を実現し、メンテナンスフリーを達成することで、車両の総所有コスト（TCO）が低下します。特にバス、トラック、タクシーといった商用利用シーンでは、頻繁なメンテナンスによるダウンタイム削減が重大な経営課題であるため、このような耐久性向上は実装の大きな障壁を軽減します。
セル設計と製造プロセスの革新により、従来よりもコスト削減が実現されています。これまで燃料電池車が普及しなかった理由の一つがハイコストであったため、このコスト削減は業界全体にとって非常に重要なマイルストーンとなります。
燃料電池車の普及に最大の障壁となっているのが、水素インフラの整備の遅れです。現在、日本国内の水素ステーション数はまだ限定的であり、ガソリンスタンドやEV充電ステーションと比べて圧倒的に少ない状況が続いています。2021年6月時点で147箇所、その後若干増加しましたが、2030年に1000箇所を目標としている計画は、現在のペースでは達成が困難と指摘されています。
水素ステーション建設には独特な制約があります。万一水素が漏洩した場合、空気中に拡散させて濃度を低下させるため、屋根を設けることができません。また、その上にビルを建設することも不可能です。このような建設上の厳しい条件が、インフラ整備のペースを鈍くしている要因の一つとなっています。
水素の「作る」「運ぶ」「使う」というサイクル全体において、複数の課題が存在しています。現在、日本国内でも水素は生成可能ですが、主な原料は海外から輸入されます。特に苛性ソーダ法による副生水素は副産物として製造されており、大量の需要に対応する安定供給が困難な状況にあります。
海外から水素を輸入する場合、液体水素運搬船「すいそふろんてぃあ」の建造など、新しい輸送インフラが構築されつつあります。しかし、化学反応で水素を取り込んだ薬品（例えば、メチルシクロヘキサンなど）を常温で輸送する技術も、まだ実証実験の段階です。水素ステーションにおいて、これらの薬品から水素を大規模に生成することも、技術的に確立されていません。
注目すべき未来の可能性として、再生可能エネルギーから製造された「グリーン水素」が挙げられます。仮に風力発電などの再生可能エネルギーで水素を製造した場合、ライフサイクルにおけるCO2排出量は現在の副生水素由来の水素を使用した場合と比べて、約50%に削減できるという試算があります。
ただし、再生可能エネルギーによる水電解装置の稼働は天候に左右されやすく、安定した水素供給が困難です。日本は風力や太陽光などの季節変動性の大きい再生可能エネルギーを多く抱えており、長期的な水素貯蔵技術やダム的役割を担う大規模蓄電池の開発が急務となっています。
トヨタが採取した独自の戦略として、乗用車だけでなく商用分野への展開を積極的に推進している点が挙げられます。2025年2月のラリージャパン2025では、MIRAIのFCスタックユニットを使用した給電システムが導入され、サービステントの90%以上をこのクリーンエネルギーで賄うなど、実際の運用面での検証が進められています。
バス、トラック、鉄道、定置式発電機といった産業用途では、ガソリンやディーゼルの代替エネルギーとしての水素の需要が高く、これらの分野での実績を積み重ねることで、乗用車分野への普及の土台を作ろうとしています。2019年から現在までに、100社以上の顧客に2700基以上のFCシステムを供給してきた実績が、その戦略の有効性を示唆しています。
ライフサイクルアセスメント（LCA）の観点から見ると、燃料電池車は従来のガソリン車と比べて顕著なCO2削減効果を実現しています。ただし、製造段階では現在の副生水素由来の水素を使用するため、製造時のCO2排出量は実はガソリン車やハイブリッド車よりも多いという意外な結果が報告されています。
しかし、走行距離が20,000kmを超えるとCO2排出量の逆転が起こり、「ハイブリッド車＜燃料電池車＜ガソリン車」という順序になります。そして走行距離が40,000kmを超えると、燃料電池車のCO2排出量は他の両者よりも大幅に低くなります。これは、走行中に多くのCO2を排出するガソリン車、バッテリー製造にCO2を排出するハイブリッド車と比べ、燃料電池車の走行におけるCO2排出量がほぼゼロであるためです。
燃料電池車の最大の環境的メリットは、走行時に発生する排出物が水蒸気のみという点です。都市部の大気汚染の主原因となるCO2、窒素酸化物（NOx）、炭化水素（HC）、一酸化炭素（CO）、浮遊粒子状物質（PM2.5）、ベンゼンやアルデヒドといった有害大気汚染物質が全く排出されません。
特に都市部で高濃度になりやすいPM2.5やNOxは、呼吸器疾患やアレルギーの原因となるため、市街地での集中運行が求められるタクシーやバス、公用車などへの燃料電池車の導入は、公衆衛生上の大きな意義があります。
廃棄段階まで含めたライフサイクル全体を視点にすると、燃料電池車は特に廃棄時に高い環境性能を示します。廃棄時のCO2排出量はガソリン車の約50%、ハイブリッド車の約80%程度に留まり、車両全体で見た場合の環境負荷が低いことが実証されています。
これはバッテリー製造時に多くのCO2が排出されるハイブリッド車と比べて、燃料電池の廃棄・リサイクルプロセスがより効率的であることを示唆しています。今後、バッテリー技術やリサイクル技術がさらに進化すれば、この差はさらに縮まる可能性もありますが、現時点では燃料電池車の廃棄段階での環境性能は相対的に優位にあります。
非常に興味深い結果として、水素の製造方法によってライフサイクルCO2排出量に劇的な差が生じることが判明しています。現在、日本のMIRAIに搭載される水素の大部分は苛性ソーダ法による副生水素ですが、欧州の試算値として、風力発電などの再生可能エネルギーで製造した「グリーン水素」を使用した場合、ライフサイクルCO2排出量は現在の約50%に削減できるとされています。
つまり、水素の供給チェーン全体をグリーン化することができれば、燃料電池車の環境的メリットは現在の2倍に拡大する可能性があるということです。このことは、水素インフラ整備と並んで、「グリーン水素」の製造・供給体制の確立が、燃料電池車普及の重要な課題であることを強く示唆しています。
トヨタの燃料電池戦略は、乗用車分野を超えて商用車・産業用へと急速に展開しています。新開発の第3世代FCシステムは、2025年2月19日から開催される国際展示会で初披露され、その後2026年以降に市場投入される予定です。このシステムは従来型比で耐久性が2倍、燃費が1.2倍に向上し、コスト削減も実現されており、大型トラック、バス、鉄道用電源、定置式発電機など、多岐にわたる用途への対応が可能になります。
乗用車分野では、MIRAIに加えて、新型クラウンにもFCEVグレードが設定され、2023年から販売が開始されています。「ゼロエミッション」をかなえるFCEV（燃料電池車）として、ハイブリッド車（HEV）とともに、カーボンニュートラル実現に向けた選択肢の一つとして位置づけられています。
2代目MIRAIは、初代との比較において実用性が大幅に向上しています。航続距離は約850km（Gグレード）に達し、初代の約630kmから30%以上向上しました。水素タンク容量の増加（4.6kg→5.6kg）とシステム効率化が主な要因です。5分以内での水素充填という高速充填能力は、ガソリン車と同等の利便性を提供します。
価格面でも、初代との比較で約30万円の値下げが実現され、アクセシビリティが向上しています。現行モデルは7,414,000円（Gグレード、税込）からとなっており、高級セダンとしての位置付けながら、従来型比で手頃になりました。ただし、EV競合車と比べると依然高価格帯であり、水素ステーション整備の進展に応じた市場形成が課題となっています。
参考：トヨタ新型燃料電池システム第3世代の開発について
https://global.toyota/ja/newsroom/corporate/40476410.html
このリンクでは、2025年2月に発表された第3世代FCシステムの技術詳細、耐久性向上による商用車への適用可能性、コスト削減による普及促進の戦略などが網羅されています。
電動車市場全体において、BEV（バッテリー式電動車）とFCEV（燃料電池車）の二つの技術路線が並行して開発されています。BEVが短距離・高速充電対応、都市部への充電ネットワーク構築を優先しているのに対し、トヨタのFCEVは航続距離の長さ（850km）と5分以内の充填時間という、従来のガソリン車と近い利便性を目指しています。
長距離運送が必要なトラック業界や、運行距離が長いタクシー業界においては、BEVよりもFCEVの方が実用的という認識が広がりつつあります。特に商用分野での需要拡大が期待される理由は、このような用途別の最適性にあります。
燃料電池車の普及に向けて、トヨタが取り組むべき課題は多岐にわたります。最大の課題は、やはり水素インフラの整備です。2030年の1000箇所水素ステーション目標達成には、政府と自治体、民間企業の連携が不可欠です。現在、国内では147箇所程度の水素ステーションしかないため、年間70～80箇所のペースで増設する必要があります。
第二に、水素供給の大規模化と低コスト化です。現在の副生水素ではなく、再生可能エネルギー由来のグリーン水素へのシフトが、長期的な環境価値を実現するため不可欠です。液体水素運搬船の実用化、常温輸送技術の確立、水素ステーションでの大規模生成技術の開発が急務となっています。
第三に、ユーザーへの啓発と教育です。依然として多くの消費者が燃料電池車について十分な知識を有していないため、MIRAIの性能や環境的メリットについての広報活動が必要です。
上司へのチェック対応に関する重要な指摘をさせてください。
代替案として提案します。
バッテリー LN2 互換品 対応車種 【 トヨタ MIRAI ZBA-JPD20 令和2年12月～ 標準地/寒冷地仕様車共通 】 適合バッテリー ECORENJ ENJ-375LN2-BT-6