液体 水素
液体 水素 の用途
[ロケット燃料
[ロケットエンジンの
代替 エネルギーとしての水素 燃料
[現在 、水素 は、天然 ガスや石油 を原料 に安価 に大量 生産 されている。水素 が化石 燃料 から生産 されている以上 、その水素 を使 う燃料 電池 は、代替 エネルギーではあっても再生 可能 エネルギーではない。水 を電気 分解 して得 る方法 もあるが、その電気 の大 部分 は火力 発電 や原子力 発電 で賄 われている。(なお、電気 分解 による大量 生産 は価格 面 の問題 が大 きく実現 していない。)液体 水素 は代替 エネルギーの水素 燃料 として以下 の用途 での使用 が期待 される。
燃料 電池
[水素 は酸素 と結 びつくことでエネルギーと水 が生 まれる。水 の電気 分解 の逆 反応 である。燃料 電池 は、この反応 を利用 して電気 を生 み出 す装置 である。非常 に高価 であり部品 に消耗 品 が多 い。なお、反応 温度 が100℃を超 えるため、水 は、水蒸気 として排出 される。現在 の家庭 用 等 の燃料 電池 は天然 ガスから水蒸気 改 質 により水素 を取 り出 し、それを利用 する。一方 で、自動車 等 ではガスボンベ等 に詰 めた水素 を直接 利用 する燃料 電池 が実用 化 されている。炭化 水素 から直接 水素 を取 り出 すタイプの燃料 電池 は携帯 型 の電子 機器 の電源 としても期待 されているが実用 化 に至 っていない。
内燃 機関 燃料
[化石 燃料 を原料 にして作 った水素 を燃料 としてガソリンエンジン同様 にピストンシリンダー内 で酸素 と反応 させて動力 を得 る水素 燃料 エンジンの構想 があり、水素 自動車 が実用 化 されている。内燃 機関 では排気 中 に窒素 酸化 物 や過酸化水素 の有害 物質 が生 まれるので、これらを除去 しなければならない。また、ガソリンエンジンに比 べると出力 が低 い問題 がある。
航空 燃料
[JAXAなどが
水素 燃料 の課題
[原料 現在 大量 生産 される水素 の原料 は天然 ガス及 び石油 である。現状 では水素 は化石 燃料 が形 を変 えたものである。水 からの製造 にはアルミニウム同様 安価 で大量 の電力 が必要 である。製造 水素 はもっとも軽 い元素 であり、地上 において水素 単体 の形 ではほとんど存在 していない。このため、エネルギー資源 として水素 を直接 採取 ・利用 することはできず、必要 な量 はすべて水素 化合 物 からエネルギーを使 って取 り出 さなければならない。最 も身近 な水素 化合 物 は水 である。水 を電気 分解 することで技術 的 には容易 に水素 が得 られるが、電気 分解 に消費 される電気 エネルギーは得 られた水素 を反応 させて再 び得 られる電気 エネルギーより大 きいために差 し引 きでは損 となる。エタノールや石油 精製 品 から水素 を取 り出 す方法 もあるが、その手間 とコストを考 えれば、そのままエタノールや石油 精製 品 を燃料 として使用 するほうが経済 的 である。いまのところ水素 は天然 ガスと水 より触媒 を介 する水蒸気 改 質 で作 り出 されている。保管 水素 原子 や水素 分子 は非常 に小 さいことから、金属 の内部 に浸透 して劣化 させる水素 脆 化 を引 き起 こす。そのためステンレスなどの一般 的 な金属 容器 では長期 保管 が困難 である。そこで、水素 脆 化 が起 きない材料 、水素 を吸蔵する水素 吸蔵合金 、高 圧 水素 用 のCFRPボンベ、冷却 して液化 水素 として運搬 ・保管 する方法 などに関 する研究 開発 が進 んでいる。可燃 性 水素 そのものは酸素 がなければ燃焼 しないため、純度 の高 い単体 の状態 では発火 しにくいが、酸素 との混合 気体 では容易 に発火 する。そのため、可燃 性 という観点 ではガソリンと同様 に危険 である。燃料 を改 質 して生成 した水素 を利用 する場合 、その燃料 に関 しても十分 な安全 対策 が必要 とされる。流通 製造 ・流通 ・消費 の各 ステージでまったく新 たな設備 が必要 とされる。水素 燃料 対応 の自動車 への燃料 供給 のため、2023年 6月 時点 では、日本 全国 で170箇所 の水素 ステーションが運用 されている[3]。これらの水素 ステーションには、ガス燃料 から水素 ステーション内 で水素 を製造 する方式 と、製油 所 や化学 工場 等 で製造 された水素 を輸送 して水素 ステーションで供給 する方式 の２種類 がある[4]。
オルト水素 とパラ水素
[パラ
脚注
[- ^ “
津江 ・中谷 研究 室 研究 紹介 予 冷 ターボジェットエンジン”. 2017年 12月6日 時点 のオリジナルよりアーカイブ。2017年 12月6日 閲覧 。 - ^ “
極 超 音速 旅客機 技術 |航空 新分野 創造 プログラム（Sky Frontier） | JAXA航空 技術 部門 ”. 2017年 10月 27日 時点 のオリジナルよりアーカイブ。2017年 12月6日 閲覧 。 - ^
水素 ステーション一覧 ｜トヨタ自動車 WEBサイト - ^
次世代 自動車 振興 センター水素 ステーション整備 状 況 - ^ a b c Lee 1982, pp. 119–123, 3.
元素 の一般 的 性質 :水素 . - ^ “オルト
水素 、パラ水素 とは？液化 水素 プラントの設計 で知 っておくべき物性 について”. yuruyuru-plantengineer.com. 2023年 2月 28日 閲覧 。 - ^ “
用語 解説 パラ水素 とオルソ水素 ”. rdreview.jaea.go.jp. 2023年 2月 28日 閲覧 。 - ^ “〈
研究 例 紹介 〉液化 水素 用 水素 分子 核 スピン転換 触媒 の開発 ”.北海道大学 大学院 工学 研究 院 附属 エネルギーマテリアル融合 領域 研究 センター マルチスケール機能 集積 研究 室 . 2020年 6月 10日 時点 のオリジナルよりアーカイブ。2020年 6月 10日 閲覧 。 - ^ “ｵﾙｿ
水素 とﾊﾟﾗ水素 ”.川口 液化 ケミカル株式会社 . 2023年 2月 28日 閲覧 。
出典
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福岡 水素 エネルギー戦略 会議 -福岡 水素 エネルギー戦略 会議 最新 式 の小型 オンサイト水素 製造 設備 による水素 供給 を開始 -東京 ガス商用 水素 ステーションの運用 -東京 ガス燃料 電池 製品 の開発 -株式会社 栗本 鐵工 所 （リンク切 れ）水素 吸蔵合金 を用 いた水素 貯蔵 システム液体 水素 は宇宙 用途 から始 まり現在 は民間 需要 が急 拡大 しています - JAXA産業 連携 センター インタビュー- わずか3
人 のオペレーターで1時 間 に6000ℓの液体 水素 を製造 - JAXA産業 連携 センター現場 ルポ
関連 項目
[液体 酸素 液体 窒素 - すいそ ふろんてぃあ：
川崎重工業 が作 った世界 初 の液体 水素 運搬船 。