じょんのかがく喫茶

厳選された至福の1杯いかがですか?

次世代のエネルギー水素っていったいなんなの?

スポンサーリンク

 

いらっしゃいませ!
今日もいいもの用意しときましたよ!

 

 

f:id:john_chemix:20191027002434p:plain

地球温暖化がやばい! 石油とか化石燃料がこのままだと枯渇する!

そんなことが言われてから次のエネルギー源として注目されているのが水素です。

水素ってHでしょ? それぐらいしか知らない人も多いのではないでしょうか。

今日はなぜ水素が注目されているのかについて書いていければと思います。

 

 ぶっちゃけ水素のメリットは?

4つの特徴があります。

生態的である

水素はいたるところにあります。ゴミにも石油にもそして水にも。

そして、水素をエネルギーとして利用すると水だけが出てきます。

普通の化石燃料は水と二酸化炭素を排出します。二酸化炭素といえば地球温暖化の原因といわれていますので少しでも減らせればいいと多くの人が考えています。

もし、化石燃料がすべて水素に代われば二酸化炭素は出なくなるということで環境にとてもやさしいというわけです。

 

経済的である

水素は先ほども言ったようにいたるところに存在します。つまり、この日本にも存在しているということです。

現在のエネルギー源は海外から輸入した化石燃料に依存しています。そのため、輸送コストが勿論かかります。このコストがなくなるというのはかなり大きいです。

しかも、海外依存でないから金額を跳ね上げられてきついってことにもならないです。

このようなことを考えると、やはり経済的にメリットがあります。

 

効率がいい

水素は触媒があればとんでもない熱を出します。

100℃から燃焼しはじめてから最高で2800℃近くまで上がります。

軽いということもありますが、多くのロケットの燃料に使われたりしているためかなりいい燃料であるのは言うまでもないでしょう。

燃料電池についてはかなり効率がいいです。なぜなら、水素のもつエネルギーを最大限に利用できるからです。今までの発電と同じように燃やしてタービンを回すみたいな方法では一つ一つの機械間でロスがとても大きいです。燃料電池はなにも媒介せず、直接変換できるためロスが小さくなります。

 

輸出が可能である

水素も石油とかと同じように輸出が可能です。

上手く工業化できれば日本が輸出国になれる可能性もあります。

 

水素の課題は?

こんな最高のエネルギー源である水素。なんで、今普及していないのでしょうか。

いくつかの課題が残っているからです。

基本的に地球上に存在する水素のほとんどは何かにくっついた状態で存在します。

つまり、利用するためには分解して水素を手に入れる必要があります。

基本的に水素を手に入れる方法は主に二つ存在します。

 

一つ目は炭化水素と水を反応させるというものです。水蒸気改質という方法ですね。

炭化水素ってなんぞや?というと、化石燃料の主成分です。

もっと簡単に言えば石油から水素を作るってわけです。

さらに、この反応では二酸化炭素も出ます。

つまりは今の状態とそんなに変わらないということです。(ただ効率は上がるはずなのでは削減できると思います。)

また、PtやNiといった金属を触媒として利用することも大きなハードルです。生活の全てを賄えるほどの量を作るためにはそれらの金属をたくさん集める必要がありますからね。

 

二つ目は水を電気分解するということです。

水に電気をかけて分解するという方法です。じゃあ、その電気はどこから来るかという話です。今の日本の電機は基本的に火力発電により賄われています。ということで結果、二酸化炭素が出てしまうわけです。しかも、媒介するものが増えるのでロスも大きくなる。

 

結局、今のままでは水素にわざわざ変える意味がそんなにないという風に感じてしまいます。

また、1つ目の方法では希少な金属を使わずに生産する方法を見つけることができれば、2つ目の方法では仮に電気が火力以外で賄うことができれば可能だが、今のところそれに見合うものはないですし、コストもかかる。

 

このようなこと以外にも、水素に変えるとなると、いろいろな設備を改良したり、新しい設備を作らなくてはならないです。めちゃめちゃ金がかかってしまいますよね。

こんなこともあってまだ水素はうまく使われてません。

 

これから水素を利用するために

クリーンに水素を利用するにはまず水素を手に入れる方法を考えなくてはいけません。

現状、最もクリーンに持続的に水素を手に入れる方法があるとすれば、再生可能エネルギーで水を電気分解する方法でしょうか。

例えば、太陽電池で発電してその電気で分解。そうしてできた水素を貯蔵すれば太陽が出ていないときでも電気が使えるという状況ができるわけです。

完全に水素に置き換えるためには再生可能エネルギーが火力発電に匹敵するぐらいのエネルギーを生み出せるようにしなければいけません。

ただ、実際のところ再生可能エネルギーはまだまだそんな域まで発展していません。

結局、再生可能エネルギーの発展が重要になるということです。

 

実は手に入れてからも問題があります。

どうやって運搬して、燃料電池に利用するまで安定して保存できるか、どうやって効率的に燃料電池を利用できるかなどといった問題です。

保存方法についてはまたいずれ書けたらなと思います。ここにも色々な問題があります。

 

参考

https://www.jstage.jst.go.jp/article/butsuri1946/29/7/29_7_567/_pdf/-char/ja

https://www.jstage.jst.go.jp/article/tits/21/7/21_7_60/_pdf/-char/ja

https://www.jstage.jst.go.jp/article/kakyoshi/62/4/62_204/_pdf/-char/ja

https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/suiso.html

 

終わりに

ということで今回は水素について簡単にではありますが、書かせていただきました。

話題になってはいるものの、まだまだ課題だらけではありますが、夢がありますね。