代替エネルギー材料

水素貯蔵技術

この数10年の間、世界中の技術先進国は石油や天然ガスなど従来のエネルギー源に代わるエネルギーとして、「水素」に研究開発の重点を置いてきました。水素は、増加し続けるエネルギー需要と地球規模の気候変動に対する切り札と考えられています。実際、水素は化石燃料、再生可能なエネルギー、水などのさまざまなエネルギー源(原子力、風力、太陽光エネルギーなどを含む)から製造できます。水素は無毒で、エネルギーに変換したときの唯一の廃棄物は水であるため、極めて環境にやさしいエネルギー担体です。

このように明らかな利点があるにもかかわらず、水素経済の実現には多くの課題が山積しています。石油や天然ガスと異なり、水素には輸送をサポートする大規模なインフラストラクチャーがありません。水素は化学産業や精製分野で日常的に使用されていますが、多くのエネルギー用途にとって水素の貯蔵と輸送のコストは高すぎるため、水素を主なエネルギー担体として使用してエネルギーを貯蔵・輸送する水素経済の導入が妨げられています。

水素経済インフラストラクチャーは、製造、輸送、貯蔵、変換、および応用という5つの主要要素で構成されます(図1)が、これらは技術的な発展段階が異なってます1,2

水素経済インフラストラクチャー

図1 水素経済インフラストラクチャー

水素の製造と変換はすでに技術的に実現可能ですが、輸送と貯蔵については難しい課題を抱えています。たとえば、水素は鋼を脆化させる可能性があるため、既存の天然ガス輸送システムは、純水素ガスの輸送には適さない場合があります。したがって、天然ガスとの混合、圧縮ガスまたは極低温液体輸送のほか、代替となる水素担体(メタノール、エタノール、その他の有機液体)など、他の選択肢が検討されていますが、市場にあるどの選択肢もエンドユーザーのニーズを満たしていません。現在、アンモニアボランをはじめとするホウ素化合物水素化物、アミド、複合材料、有機金属構造体(MOF)、有機分子などを使用した水素貯蔵への材料ベースのアプローチが、幅広く探究されています。

水素貯蔵材料については左記のページもご参考ください。

References

  1. Material Matters, 2007 2(2).
  2. 米国エネルギー省 水素プログラム 
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