前回、水素エンジン技術に関して取り上げました。
前回記事：【特許銘柄／水素技術１】水素エンジンの特許出願動向から選定した主要企業１０選
当該記事の中で、水素エンジンよりも有望であろう水素関連技術をいくつか挙げました。
今回の製鉄技術は、その中の一つです。
水素によるグリーン製鉄の時代が来た場合に有望な企業はどこなのか？
特許出願件数から探ってみました。
結論（簡易版）は以下の通りです。
＜特許銘柄TOP10＞（2000年-2023年）（非上場を含む）
| 1 | ＪＦＥスチール |
| 2 | 日本製鉄 【5401】 |
| 3 | 神戸製鋼所 【5406】 |
| 4 | アルセロールミタル 【MT】 |
| 5 | シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー |
| 6 | ハイブリット ディベロップメント アーベー |
| 7 | ポスコ 【PKX】 |
| 8 | ポール ヴルス エス．エイ． |
| 9 | 三菱重工業 【7011】 |
| 10 | グリーンアイロン エイチツー アクチエボラグ |
ただし、上記結論は特許検索条件などによって変わってくるものです。詳細については下記をご確認ください。
１．本評価の概要
本評価は特許情報に基づき、対象技術の開発に関わる銘柄（本サイトでは「特許銘柄」と呼びます。）を客観的に導き出そうとするものです。
本評価については以下の記事で紹介しています。
【開発力評価メソッド】特許出願に関する情報から技術開発に関わる銘柄を評価
簡単に説明すると、以下の考え方に基づいています。
① 開発開始時期：最初の出願が古い→早くから開発に着手（古いほど評価高い）
② 開発継続性：出願が継続→技術開発が続いている（継続するほど評価高い）
③ 開発成果：出願件数が多い→開発成果が出ている（成果が多いほど評価高い）
すなわち、どこよりも早くから出願され（①）、毎年出願されていて（②）、その件数が多い（③）ほど、評価される銘柄だと考えます。
これらは、技術開発によって技術課題を解決する道筋が見えると、その成果が特許出願されるという前提に立っています。
本サイトでは個々の特許は評価対象にしていません。
本サイトは特許出願件数を指標にして技術を生み出し続ける力（開発力）を評価するものです。
＜注意点＞
特許出願件数に基づく企業の開発力の評価には以下の問題点がありますので十分にご注意ください。
・単に出願件数が多いだけの企業を過大評価することがあります。
・個々の特許を評価対象としていないので、価値の高い技術や特許を保有する企業を過小評価することがあります。
・現実には開発成果が特許出願されない場合があります。
・対象技術が特許出願された場合であっても、特許検索において情報漏れが生じることがあります。
・特許検索において対象技術との関連性の低いノイズ情報を拾ってしまうことがあります。
・対象技術の市場性や対象企業における影響は別個判断が必要です
（まとめると、ざっくりとした評価であり、間違いもあります、ということです。）
２．特許銘柄の評価方法
２.１ 評価対象
水素還元による製鉄に関連する技術が対象です。
当該技術により、CO₂排出を大幅に削減することを目的とした製鉄技術・プロセスを本記事では、グリーン製鉄と呼んでいます。
２.２ 特許検索ツール
特許情報プラットフォーム（J-PlatPat）
２.３ 検索条件
文献種別：国内文献
検索キーワード：
検索項目（ⅰ） FI「C21B C21C」
検索項目（ⅱ） 請求の範囲「水素 還元」
検索項目（ⅲ） 明細書「水素」
除外キーワード：請求の範囲「一酸化炭素 CO」
検索条件：検索条件（ⅰ） AND 検索条件（ⅱ）AND 検索条件（ⅲ）
日付指定：出願日 20000101～20231231
３．特許銘柄の評価結果
３.１ 期間別の出願件数の推移
2000年～2007年、2008年～2015年、2016年～2023年の３つの区間に分けました。
各期間における総出願人数と総出願件数は以下の通りです（出願人数は筆頭出願人のみカウント）。
各期間の出願件数上位企業は以下の通りです。
（１）2000年～2007年
出願人数57のうちの上位5社の推移です。
上図の出願件数を企業ごとに平均化したのが下の表１です。
＜表１＞
| ＪＦＥスチール | 11 件/年 |
| 新日鐵住金（日本製鉄） | 2.5 件/年 |
| 神戸製鋼所 | 2.1 件/年 |
| 住友金属工業（日本製鉄） | 1.5 件/年 |
| ＪＦＥミネラル | 0.5 件/年 |
（２）2008年～2015年
出願人数46のうちの上位5社の推移です。
上図の出願件数を企業ごとに平均化したのが下の表２です。
＜表２＞
| ＪＦＥスチール | 11 件/年 |
| 新日鐵住金（日本製鉄） | 3.6 件/年 |
| 神戸製鋼所 | 2.0 件/年 |
| シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー | 0.9 件/年 |
| ジアーンスゥ スゥジョウ スティール グループ カンパニー，リミティド | 0.6 件/年 |
（３）2016年～2023年
出願人数53のうちの上位5社の推移です。
上図の出願件数を企業ごとに平均化したのが下の表３です。
＜表３＞
| ＪＦＥスチール | 7.6 件/年 |
| 日本製鉄 | 5.4 件/年 |
| アルセロールミタル | 2.6 件/年 |
| ハイブリット ディベロップメント アーベー | 1.0 件/年 |
| 神戸製鋼所 | 1.0 件/年 |
（４）出願上位企業の推移
下の表４は表１～表３をまとめたものです。
＜表４＞
| 2000年～2007年 | 2008年～2015年 | 2016年～2023年 | |
| 1 | ＪＦＥスチール （11 件/年） |
ＪＦＥスチール （11 件/年） |
ＪＦＥスチール （7.6 件/年） |
| 2 | 新日鐵住金（日本製鉄） （2.5 件/年） |
新日鐵住金（日本製鉄） （3.6 件/年） |
日本製鉄 （5.4 件/年） |
| 3 | 神戸製鋼所 （2.1 件/年） |
神戸製鋼所 （2.0 件/年） |
アルセロールミタル （2.6 件/年） |
| 4 | 住友金属工業（日本製鉄） （1.5 件/年） |
シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー （0.9 件/年） |
ハイブリット ディベロップメント アーベー （1.0 件/年） |
| 5 | ＪＦＥミネラル （0.5 件/年） |
ジアーンスゥ スゥジョウ スティール グループ カンパニー，リミティド （0.6 件/年） |
神戸製鋼所 （1.0 件/年） |
３.２ 全対象期間での出願件数
下図は全対象期間における出願件数上位10社です。
各期間における出願件数の平均値を結んだ線であらわしています。
上位企業では、JFEスチールは直近で平均出願件数が減少しており、日本製鉄は直近でやや増加しています。
各期間の平均出願件数を下の表5にまとめました。
全期間におけるトータル出願件数が多い順に上から表示しています。
括弧内のパーセントは他社を含めた総出願件数に対する割合です。
＜表５＞
| 平均出願件数 | ||||
| 2000年-2007年 | 2008年-2015年 | 2016年-2023年 | ||
| 1 | ＪＦＥスチール | 11 件/年 (43%) |
11 件/年 (45%) |
7.6 件/年 (29%) |
| 2 | 日本製鉄 | 4.0 件/年 (15.0%) |
3.6 件/年 (15%) |
5.4 件/年 (20%) |
| 3 | 神戸製鋼所 | 2.1 件/年 (7.9%) |
2.0 件/年 (8.1%) |
1.0 件/年 (3.8%) |
| 4 | アルセロールミタル | 0 件/年 (0.0%) |
0 件/年 (0.0%) |
2.6 件/年 (9.9%) |
| 5 | シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー | 0.3 件/年 (0.9%) |
0.9 件/年 (3.5%) |
0 件/年 (0.0%) |
| 6 | ハイブリット ディベロップメント アーベー | 0 件/年 (0.0%) |
0 件/年 (0.0%) |
1.0 件/年 (3.8%) |
| 7 | ポスコ | 0.4 件/年 (1.4%) |
0.4 件/年 (1.5%) |
0.3 件/年 (0.9%) |
| 8 | ポール ヴルス エス．エイ． | 0 件/年 (0.0%) |
0.4 件/年 (1.5%) |
0.4 件/年 (1.4%) |
| 9 | 三菱重工業 | 0.3 件/年 (0.9%) |
0 件/年 (0.0%) |
0.5 件/年 (1.9%) |
| 10 | グリーンアイロン エイチツー アクチエボラグ | 0 件/年 (0.0%) |
0 件/年 (0.0%) |
0.6 件/年 (2.3%) |
次に、上表に示されるデータを上記１の考え方に照らしてみます。
①開発開始時期
JFEスチール、日本製鉄、神戸製鋼所、シーメンス、ポスコ、三菱重工が2000年-2007年の期間に出願しており、早くから開発していると評価されます。
②開発の継続性
JFEスチール、日本製鉄、神戸製鋼所、ポスコ、ポール ヴルスが各期間をまたいで連続的に出願しており、継続的に開発していると評価されます（ポスコ、ポール ヴルスは2008年-2015年から出願）。
③開発成果
JFEスチールの出願件数が最多で、開発成果が最もでていると評価されます。
トータル出願件数は以下の通りです。
＜表６＞
| ＪＦＥスチール | 241 件 |
| 日本製鉄 | 104 件 |
| 神戸製鋼所 | 41 件 |
| アルセロールミタル | 21 件 |
| シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー | 9.0 件 |
４ まとめ：特許銘柄TOP10
表5に基づく評価は以下の通りです。
①開発の開始時期・・・JFEスチール、日本製鉄、神戸製鋼所、シーメンス、ポスコ、三菱重工が早くから開発
②開発の継続性・・・JFEスチール、日本製鉄、神戸製鋼所、ポスコ、ポール ヴルスが継続的に開発
③開発成果・・・JFEスチールが最多
上記①の観点だとJFEスチール、日本製鉄、神戸製鋼所、シーメンス、ポスコ、三菱重工が評価できます。
上記②の観点だとJFEスチール、日本製鉄、神戸製鋼所、ポスコ、ポール ヴルスが評価できます。
上記③の観点だとJFEスチールが評価できます。
これらをまとめると以下の通りです。
＜表７＞
| 出願情報 | ||||
| ①開始時期 | ②継続性 | ③成果 | ||
| 1 | ＪＦＥスチール | 〇 | 〇 | 241 件 (39%) |
| 2 | 日本製鉄 【5401】 | 〇 | 〇 | 104 件 (16.6%) |
| 3 | 神戸製鋼所 【5406】 | 〇 | 〇 | 41 件 (6.6%) |
| 4 | アルセロールミタル 【MT】 | 21 件 (3.4%) |
||
| 5 | シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー | 〇 | 9.0 件 (1.4%) |
|
| 6 | ハイブリット ディベロップメント アーベー | 8.0 件 (1.3%) |
||
| 7 | ポスコ 【PKX】 | 〇 | 〇 | 8.0 件 (1.3%) |
| 8 | ポール ヴルス エス．エイ． | 〇 | 6.0 件 (1.0%) |
|
| 9 | 三菱重工業 【7011】 | 〇 | 6.0 件 (1.0%) |
|
| 10 | グリーンアイロン エイチツー アクチエボラグ | 5.0 件 (0.8%) |
||
上記①の〇は2000年～2007年に出願が確認されたもの
上記②の〇は出願の継続性が確認されたもの
上記③成果の割合は総出願数に対するもの
５．ご参考
以下、個々の特許出願明細書中の記載などを参考に技術情報を整理しました。
５.１ 製鉄における水素還元（従来の製鉄との違い）
製鉄は、鉄鉱石（赤鉄鉱（Fe₂O₃）や磁鉄鉱（Fe₃O₄））という酸化物から酸素を取り除き、人類が使える金属鉄（Fe）に変える工業プロセスだと言えます。
抽象的には次の反応式であらわすことができます。
鉄酸化物+還元剤→鉄+酸化物
従来はこの還元剤として一酸化炭素（CO）が用いられてきました（次式）。
従来：Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2
このやり方では大量の二酸化炭素（CO2）が副生成物として発生します。
一方、水素還元による製鉄は還元剤として水素（H2）が用いられます（次式）。
水素還元：Fe2O3+3H2→2Fe+3H2O
この場合の副生成物は水（H2O）であり、原理的に二酸化炭素はでません。
こうして取り出した鉄を製錬（炭素（C）や不純物（P、Sなど）を調整）し、成形するプロセスが製鉄プロセスだと言えます。
５.２ 何がハードルなのか？
上式（Fe2O3+3H2→2Fe+3H2O）からは、非常にシンプルな反応で、すぐに実現化できそうな気がしてきます。
しかし、現実はそうではありません。
化学実験をやったことがある人ならわかると思いますが、スケールの小さい実験レベルでもなかなか化学式どおりには反応してくれません。
鉄鉱石の組成が一定でなかったり、不純物が混じっていたり、生成する水が反応を妨害したり、比重の軽い水素の扱いが難しかったり、机上においてもさまざまな要因が考えられます。
産業レベルにスケールアップされる場合、そのハードルはさらに上がるはずです。
これを踏まえ、以下で、AIに技術課題などを評価させました。
５.３ 技術課題、要素技術、投資インパクトなど（AI活用）
製鉄における反応式では見えない技術難所や解決技術、投資インパクトについてAIに評価させてみました（表８）。
＜表８＞
| 技術課題 | 要素技術（やさしい表現） | 何をする技術？ | 技術ハードル | インパクト | 投資家目線の意味 |
| 水素で鉄がなかなか反応しない | 反応しやすい鉄鉱石の形づくり | 水素が中まで入りやすい「穴だらけ団子」にする | ★★★★☆ | ★★★★☆ | 生産量↑＝設備効率↑。原料側に強い企業が有利 |
| 炉の中で詰まる | くっつかない工夫 | 高温で鉄が溶けて固まるのを防ぐ | ★★★★★ | ★★★★★ | ここを解けないと商用化不可。最重要地雷原 |
| 反応が途中で止まる | ガスの流れをうまくする設計 | 水素と水蒸気を均一に流す | ★★★★☆ | ★★★★☆ | 効率数％改善で利益が激変。地味だが儲かる |
| 安い原料が使えない | 粉の鉄鉱石を使える技術 | 粉を固めて使えるようにする | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | 原料調達力＝長期競争力 |
| 水素は漏れて危険 | 漏れない・すぐ気づく装置 | 水素事故を防ぐ | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ | 規制クリアの必須条件。派手さはない |
| 設備が傷む | 水素に強い金属材料 | 水素で壊れにくい設備材料 | ★★★★☆ | ★★★★☆ | 工場寿命＝初期投資回収に直結 |
| 操作が難しすぎる | 仮想工場で最適運転（デジタルツイン） | 工場をPC内で再現し制御 | ★★★☆☆ | ★★★★★ | ソフトで高利益率。非・鉄鋼企業の勝ち筋 |
| 水素供給が不安定 | 水素のため池（供給バッファ） | 余剰水素を貯めて調整 | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ | 再エネ連動型ビジネス向け |
| CO₂が少し残る | CO₂を集めて閉じ込める技術（CCUS） | 出たCO₂を回収・保管 | ★★★★☆ | ★★☆☆☆ | つなぎ技術。長期本命ではない |
| 実験成功、量産不可 | 巨大炉・標準化設計 | 小成功を巨大化 | ★★★★★ | ★★★★★ | 世界標準を取れたら独占級 |
上表によると、炉の中が詰まらないようにする「焼結抑制」、ソフト産業にも関わってくる最適運転などが将来性が評価されています。
また、材料メーカーに関わってくる水素に強い金属材料（耐水素材料）も重要な技術に挙げられています。
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＜出典、参考＞
・特許情報プラットフォーム（https://www.j-platpat.inpit.go.jp/）にて公開されている情報
＜留意事項＞
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