私たちは世界的なエネルギー危機の真っ只中にいると言っても過言ではありません。私たちは、石油、石炭、天然ガスなどの再生不可能なエネルギー源への依存は終わりを迎えています。世界の油井はわずか 40 年以内に枯渇すると予測されており、環境を破壊することなく車、住宅、企業の稼働を維持できる再生可能エネルギー源を見つける争奪戦が始まっています 。
私たちのエネルギーの未来に対する希望の 1 つは水素にあります。水素は無限に再生可能で比較的汚染のない燃料であり、科学者も政治家も同様に化石燃料に代わる実行可能な代替手段とみなしています。水素発電のアイデアは非常に魅力的であるため、ブッシュ政権は 2003 年に水素の研究開発に 12 億ドルを約束しました 。
それでは、水素燃料電池技術は、クリーンで効率的なエネルギー源を提供するという約束を果たしているのでしょうか?それは製造方法によって異なります。一方で、水素は天然ガスや水などの供給源に豊富に存在し、化石燃料とは異なり、環境に比較的優しいです。実際、基本的には無公害です。自動車に搭載された水素燃料電池は排出ガスをゼロにします。排気管から放出される物質は水蒸気と熱だけです。製造プロセスで水や太陽エネルギーなどの再生可能資源が使用されていれば、水素燃料電池の製造でも汚染は発生しません。さらに、水素燃料はガソリンよりも約 3 倍効率的です 。
繰り返しになりますが、水素は常にクリーンに生成できるわけではありません。水から水素を取り出すには費用がかかります。石油や天然ガスなどの再生不可能な水素源ははるかに安価ですが、それらを使用すると依然として化石燃料の供給が枯渇します。皮肉なことに、化石燃料から水素を製造する過程で放出される二酸化炭素は、環境へのメリットをすべて打ち消してしまいます。専門家らは、製造プロセス中に漏れ出る水素がオゾン層をさらに侵食し、地球温暖化を悪化させる可能性があると述べている。他にも問題があります。科学者たちは、水素をどのように貯蔵するかという課題に未だに苦戦しています。水素はエネルギー密度が非常に低いため、高圧下で貯蔵および輸送する必要があり、そのためかさばって実用的ではありません。圧力の問題は、水素エネルギーに関する別の問題をさらに複雑にします。水素はガソリンと同様に引火性が高いですが、ガスとは異なり臭いがありません。水素が燃焼する前に、センサーを使用して漏れを検出する必要があります。もう1つの問題は、全国のすべての水素自動車に供給するのに十分な給油所を提供する必要があることです。水素燃料生産者は、ほぼあらゆる場所に水素ステーションを設置することに意欲があるでしょうか?
水素と水素燃料電池技術についてまだ曖昧ですか?次のページでは、すべての基本について説明します。
水素エネルギーの事実
水素は地球上で最も基本的で最も一般的な元素です。周期表で文字「H」で表される水素は、酸素と結合して水 (H 2 O) を形成し、炭素と結合してメタンや石炭などの化合物を形成する気体です。
水素はクリーン エネルギーの強力な供給源でもあります。実際、それは現在私たちが使用している燃料の中で最も高いエネルギー含有量を持っています。水素自体は地球上に存在しませんが、生成することは可能です。水素エネルギーの使用は、副生成物として水と熱だけが放出されるため、環境に負担がかかりません。ただし、水素の製造に必要なプロセスは、環境にあまり優しくない場合があります。
使用可能な水素を生成するには、水、バイオマス(動植物の排泄物)、石炭、または天然ガスから分離する必要があります。現在使用されている水素の約 95 パーセントは、水蒸気改質と呼ばれるプロセス、つまりメタン中の炭素原子から水素原子を分離するプロセスによって生成されています 。このプロセスでは温室効果ガスが放出され、地球温暖化の一因となります。
もう 1 つの製造方法である電気分解は、水から水素を分離します。電気分解は風力、水力、太陽エネルギーなどの再生可能エネルギーを利用して行われるため、排出物は発生しません。欠点は高価なことです。水素がエネルギー源としてその潜在力を最大限に発揮するには、科学者はクリーンな再生可能な資源から水素を安価に製造する方法を見つけ出す必要があります。
現在、米国では毎年約 900 万トン (90 億キログラム) の水素が生産されており、これは最大 3,000 万台の自動車に動力を供給するのに十分な量です 。その水素のほとんどは金属の精製や処理、食品加工に使用されます。 NASAも宇宙計画で燃料として水素を使用しています。
水素を動力として利用する鍵となるのが燃料電池です。水素燃料電池は、水素エネルギーを電気に変換します。燃料電池は自動車に使用したり、送電線のない田舎に電力を供給したりすることができます。車に動力を供給するには、水素エネルギーから生成された電気がバッテリーに流れ込み、今日のハイブリッド電気自動車とほぼ同じように動作します。
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