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世界初!日本がアンモニアを原料とする低コスト・低環境負荷・高効率・高純度の水素製造装置を開発!【海外の反応】

国立大学法人岐阜大学・次世代エネルギー研究センター長である『神原信志』教授が澤藤電機株式会社との共同研究により、アンモニアを原料とする低コスト・低環境負荷・高効率の水素製造装置の試作機を開発。
この装置から得られた水素は純度99.999%という高純度の水素を製造でき、この革新的な開発が海外の記事で取り上げられ話題となっていました。


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日本の教授がアンモニアを原料とした高純度の水素製造装置を開発。

日本の教授が開発した『プラズマメンブレンリアクター』は、車の燃料電池など、様々な電力を供給することができる高純度の水素をアンモニアから製造できるという。

水素にどのようなメカニズムが起きるのか?

数年前、水素を燃料とする燃料電池自動車(FCV)が出現したときこのとを覚えているものはいるだろうか?

TOYOTAは日本初の水素燃料補給所エコ・ステーションで供給できるハイブリットカー、「MIRAI」をリリースした。

しかしその後3年間、燃料電池自動車(FCV)は比較的静寂を保っていた。

確かに、そこには表面的な問題があった:

すべての道路にはまだエコ・ステーションが行き届いていない

人々はおそらく飛行船ヒンデンブルク号爆発事故の後、その安全性について少し懐疑的になっている。

確かにその事故から80年の時を経過してはいるが、それだけでは人々は水素の恐ろしさから簡単に離れることはできないでいるのだ。

画像出典:Wiki

燃料電池自動車(FCV)には、さらに重要なことに水素の貯蔵という深刻な課題があった。

ヒンデンブルク号は事故時を除いて、機体が非常に軽量だったため当初は運行に水素を使用していた。

この課題は、水素をすべて一緒に燃料タンクに凝縮し、利用可能な量を確保できるようになったため問題が解消された。

燃料タンクへ水素を凝縮するためには、通常のスキューバダイビング用のタンクの約3倍、つまり700アトムというかなり強力な圧力が掛けられる。

また別の方法では、水素を約-259℃にまで十分に冷却し、液体化するという方法がある。

言うまでもなく、地球の大気の700倍の圧力で、または人類が知りえるところの最低気温にまで冷却された燃料のそばで、それを貯蔵し輸送することはコストバランス的にみてもあまり良い方法とはいえない。

さらにネックとなるのが、水素を製造するための複雑な方法である。

現在の科学では、他の物質から水素を抽出するという方法には、かなりの量のエネルギーを必要とし、また、そうして製造された燃料が広範囲で使用された場合、環境に優しいエネルギー源であるかどうか、その確証が取れない可能性さえあった。

であることから、この問題にはもっと効率の良い方法が必要になってくる。

アンモニア

1つの窒素原子と3つの水素原子で構成されているアンモニア(NH3)は、高純度な水素を安全に得る方法を潜在的に秘めているとして長い間考えられていた。

それは常温で液体の状態であり、希釈されていない状態ではかなりの毒性を持っているが、比較的安全であり、引火性はかなり低いという。

画像出典:Wiki

これは大変望ましいことであるが、問題はアンモニアから水素を製造する方法である。

前述で触れたように、従来の方法というのはかなり厄介であり、400℃〜800℃という高温での処理が必要であり、触媒としてのルテニウムという希少物質を使用しなければならない。

そこで岐阜大学の『神原信志』教授澤藤電機は、極端な温度や圧力をかけずに、簡単かつ低コスト、高純度で高効率にアンモニアから水素を取り出すことができる世界初となる『水素製造装置』を開発したのである。

プラズマメンブレンリアクター

この未来的な響きの装置は、プラズマを利用した画期的な装置である。

プラズマとは電気を纏ったガスのことであり、プラスとマイナスに帯電した成分に分割されているが、依然として単一の物体として一体化したガスのことをいう。

例として挙げるならば、蛍光灯やネオン灯、落雷などがそうである。

画像出典:Wiki

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『プラズマメンブレンリアクター』の設計は、実は非常に簡単な作りをしている。

それは外筒と内筒の2重構造で作られている。

外筒は厚さ2mmの石英ガラスで出来ており、内部にはパラジウム合金の薄いフィルムに包まれており、穿孔された鉄製の内筒がある形だ。

外筒には接地電極が巻きつけられおり、一方で内筒には高電圧電極が差し込まれ、両筒の間の2mm~5mmの小さな隙間をアンモニアガスが通り抜ける。

ここに一定の波形の電圧を印加することで、プラズマの電子エネルギーがアンモニアを窒素原子と水素原子に分離するという仕組みだ。

単一の水素原子のみがパラジウム合金を通過して内筒に入ることができ、また、反対側ではそれらが組み合わされて水素ガスを形成し、水素ガスを直接水素燃料電池に供給することができるという。

下図は「プラズマメンブレンリアクター」の動作メカニズムを示しており、赤い点は窒素原子で、青い点は水素原子である。

このプロセスは、従来の確立されていた方法よりもかなり少ない低エネルギー・原料・常温・常圧で行うことができる。

それだけでなく、アンモニアから水素を抜き出す際の共通の問題は、未反応のアンモニアが残留し、時間とともに燃料電池を劣化させることであったが「プラズマメンブレンリアクター」は純度99.999%の水素を生成することを達成したというのだ。

画期的発明?

それは間違いない。

水素を生産するアンモニアは、あらゆる点においてコストバランスに優れている。

アンモニアは比較的低コストであり、燃料として輸送し貯蔵するのがより容易である。

それは有害な排出物を出す石油やディーゼルなどの発電所の代わりに、ガスや電気へのアクセスができない発展途上国や農村に清潔な電力を供給することができる。

十分な改良を加えれば、今後、燃料電池自動車(FCV)に組み込むこともできるようになるだろう。

装置自体は約4.2×40センチメートルしかなく、燃料タンクのサイズを120リットルから70リットルに減らすのに十分な水素を製造することができる。

また、さらに改良を加えれば、燃料電池バイクをも搭載することができるほどの軽いギアを持つことさえ可能となるだろう。

このビデオは、2つの水素タンクが黄色いシリンダーとして見ることができるTOYOTA MIRAIの内部の動作を示している。

それらのサイズは、「プラズマメンブレンリアクター」の画期的開発によって大幅に小型化することもできるだろう。

確かに、アンモニアは毒性が強く、世界で最も安全な資源とは言えないかもしれないが、

水素燃料エコ・ステーションのような特殊で高価な設備を必要としなくなるのだ

誰もが水素やガソリンよりも安全性の懸念がかなり少ないアンモニアを売買することができる。

「プラズマメンブレンリアクター」はコストとその効果に優れており、環境に配慮した水素の取得方法、そしてより安全でより効率的な水素貯蔵方法を提供することで、水素燃料電池の抱える大きな障害を解消した。

燃料電池自動車(FCV)やその他の燃料電池メーカーが、この次世代燃料電池を利用しないはずもないだろう。

近い将来、世界中でクリーンなエネルギーが活用されている風景が見えるようだ。

出典:Value Press

翻訳元:RocketNews24 RocketNews24-Facebook

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以下、海外の反応コメント

 

・Nico Curci (不明 男性)
すげぇっ!!

 

・Interred Ferguson (不明 男性)
おい、誰かこの教授を石油会社から守ってあげないとヤバイぞ!!
今すぐだ!!

 

・Scott Malcolm (アメリカ 男性)
ヒンデンブルク号の事故原因は、ドイツがヒンデンブルク号をアルミニウム混合塗料で塗装していたことにあることを忘れてはいけない。

 

・Leroy Essek (不明 男性)
水素燃料によるゲームチェンジャーっていえば、カメラメーカーGoProが投資銀行家から500万ドルの資金を調達して共同設立した「グリーン水素」生成できる自立型のオンデマンド水素生成装置というのがある。
それはあらゆるタイプの水から、 ガソリン、天然ガス、またはディーゼルに代わる燃料を製造できるんだ。

訳注:ゲームチェンジャーとは、物事の流れや常識を根本的から覆す革新的な技術や人物・出来事のことをいいます。

NASAのケネディ・スペース・センターにあるwww.joiscientific.comという会社は、一度調査してみる価値があるよ。
多くの国内外の企業が、この革新的なオンデマンド水素生成装置と提携する予定なんだ。
この技術は、電気分解、触媒、外部エネルギーを必要とせず、水素と酸素燃料を安全に貯蔵するあらゆる種類の水を加えるだけでいいんだ。

 

・Ross Konsolebox (不明 男性)
残りの窒素はどうなるの?

 

>>Ross Konsolebox
・Bryan James (不明 男性)
↑窒素というのは、既に地球上の生態系で一番統合されている元素なんだ。
呼吸する空気中の70%が窒素で出来ている。
それは植物の成長を促す。
また、窒素には様々な活用法があって、自然で再利用可能な資源からアンモニアを作ることだってできるんだよ。

 

・Zeeshan Haider (パキスタン 男性)
難しすぎて理解できなかった……

 

・Ron Dela Peña (不明 男性)
これはたぶん誰かが水上で走る車を作ったときみたいに、なにか巨大な力で揉み消されるだろう

 

・Jean Louis Saint Requier (フランス 男性)
これは石油の時代の終焉に向けての人類の大きな一歩だよ

 

・Lisbeth Salander (不明 男性)
世の中ってこういった一握りの天才たちのおかげで、日々進歩できるんだよなぁ
同じ人間なのに、まったく驚かされるね

 

・Robert La Ferla (不明 男性)
外筒には接地電極が巻きつけられおり、一方で内筒には高電圧電極が差し込まれ……(記事抜粋)
↑これはエネルギーを使ってエネルギーを作り出すということだ。
そういうことだから、この技術はおそらくゲームチェンジャーとまでは至らないだろうね。
幸運なことに、ゲームチェンジャーに成りえるナトリウム蓄電池には、他にも大きな革新的技術があるんだ。

 

・Amy Obukuro (不明 女性)
正直に言って、世界の環境汚染はもう見過ごせないとこまできてるから、日本みたいに次世代エネルギーにはもっと力を注いでいくべきなのよ

 

・Tan Cheng Guan (不明 男性)
理系はチンプンカンプンだから内容の半分も理解できなかったけど、めちゃくちゃ革新的なものが開発されたんだってことは分かったよ

 

・Marc K. Pommier (アメリカ 男性)
燃料電池へ補給するエコ・ステーションが必要なくなるなら、このさき燃料電池自動車(FCV)の普及も大々的に進行していくんじゃないかな
もしそうなったら、ホントにすごいだろうね

 

まとめ

先々には次世代エネルギー・燃料電池がもっと世に出てくるようになるとは思いますが、もしそうなったときは石油会社にとってはかなり痛手になるんでしょうね。

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32件のコメント

  •                 
    1
    匿名

    屁が燃料になるのか

    •                 
      1.1
      ななしし

      屁の主な成分(窒素、酸素、メタン、二酸化炭素、水素)はどれでもOK

  •                 
    2
    匿名

    >石油会社にとってはかなり痛手になるんでしょうね。

    もともと石油会社も水素を推進している

  •                 
    3
    匿名

    尿と書きたかったんですね分かります

  •                 
    4
    匿名

    去年の7月に発表されてから全く動きなし
    その程度の開発技術

    •                 
      4.1
      匿名

      実用化にはアンモニア→水素の変換効率をもっと上げる必要があるから、その研究を来年までにやるという記事が出てたよ

  •                 
    5
     

    産油国が談合して無資源国家に高値で石油売りつけてるから、少しでも石油依存を減らして貰いたいところ。全部を変えなくても、需要が下がれば石油自体も安価になるしね。 

  •                 
    6
    匿名

    ヒンデンブルク号の事故原因はドイツにヘリウムを売ってくれなかったから仕方なく水素で飛ばしていたからだと思うのだが

    •                 
      6.1
      匿名

      水素が爆発炎上して被害が大きくなったんじゃなく、テルミットが原因だよ。
      本スレにも 書かれてるように
      「アルミニウム混合塗料で塗装していたこと」が被害を甚大にしている。
      アルミニウム混合塗装=>テルミット法(反応)

    •                 
      6.2
      匿名

      こういう代替えエネルギーが進んで、もし石油に頼らない国作りが成功したら、石油供給ルートや補給線の安全保障からも解放されるのかもしれないな。
      そうなったら素晴らしい。

  •                 
    7
     

    まぁ技術単体よりも規格も含めたシステムのパッケージ化が大事だよな
    このへんは主導権を取られたくない欧州とかが結託して邪魔・・・ゲフンゲフン、対抗してくるからなぁ

  •                 
    8
    匿名

    ヒンデンブルク号の事故原因は核融合

  •                 
    9
    匿名

    交通事故現場がものすごく臭くなるのか

  •                 
    10
    匿名

    「これはエネルギーを使ってエネルギーを作り出すということだ。」
    典型的なバカの煽り。0からエネルギーを作り出す事はできない。要は、安いコストで作り出せるか?だけがポイント。で、最近は環境負荷がエネルギーコストに乗って来るんで、安く、環境負荷が低い、この技術は有望。ただ、水素社会が来るか?という事には疑問がある。金属でもプラスチックでも、水素に耐久性の高い素材はまだ発見されてない。単純に水素脆性で、耐久性は5年が限度。当然、メンテナンスも交換もそのサイクルで行う事になる。それじゃ、社会的コストが今の8倍くらいまで膨らむ事になる。それは無理なんだよ。

  •                 
    11
    匿名

    水素の爆発が危険とかどこの原始人?

    日本では液化LPGのタクシーが40年以上前から走っているけど
    実用化されている液化水素の爆発力は液化LPGと同程度
    つまり危険では無い
    原油精製が出来ない途上国では最近液化LPG車が入手しやすい燃料なので増えている

    原油が実は無尽蔵にあるとの事でロックフェラー財団は石油産業から完全撤退した
    そしてもっと大量に余って使い道が無いのが石炭
    当面粉塵出さない炉で石炭燃やして水素作るってのが流れで10年後にはかなり普及している筈

    •                 
      11.1
      匿名

      一般人にとってはいまだに「爆発」のイメージは抜けきってないと思うよ
      水素と接する機会なんて理科の実験ぐらいだもん
      石炭も蒸気機関車のイメージから「燃焼→煙モクモク→公害」の印象が強いと思う
      火力発電所の大半が石炭発電になっているというのも案外知られてないんじゃないかな

  •                 
    12
    匿名

    この技術の利点って供給するのが液化アンモニアか
    未来的にはアンモニア水を小型の機械で水素供給源とできる所が画期的なんだろ
    水素より取扱が楽なんだろ

  •                 
    13
    匿名

    >>11
    どこか途上国から書き込みしているのか?

    「水素脆化」の事を言っているなら2006年に技術レポートが出ていて2010年に量産化クリアになっている
    耐性金属もゴムも出来ている
    だから水素自動車とかインフラ普及目指しているんだが?
    今現在コストは割高だけど普及すれば何の問題も無い

    海外は知らんけど日本はもう「水素脆化」は昔の話

  •                 
    14

    石油にはプラスチック等の製品を作る原料としての価値がある。
    物を動かすエネルギーとしてのシェアは下がると思うがそうなれば他の利用法が考えられると思うし新エネルギーに移行できるまでは重要な資源だと思う。

  •                 
    15
    匿名

    水素の貯蔵にはいいんだろうが最終的にNOXが出てきたら最悪だな
    燃料電池の利点って酸性雨の原因をなくすことだから本末転倒だ

  •                 
    16
    匿名

    いろんな既得権の奴らにあの手この手この手で妨害してくるな……………

  •                 
    17
    匿名

    ということは、スマホにおしっこをかけて使うようになるのか。

  •                 
    18
    匿名

    >この技術は、電気分解、触媒、外部エネルギーを必要とせず、水素と酸素燃料を安全に貯蔵するあらゆる種類の水を加えるだけでいいんだ。

    それって何て永久機関?
    書いてる意味分かってんのかね

  •                 
    19
    匿名

    ドライブ中に燃料切れになっても、スタンドまで小便で走らせられるとか画期的じゃないか

  •                 
    20
    匿名

    水だけで走る車を早く作ってください

  •                 
    21
    匿名

    反応に必要な高電圧のエネルギーがどれくらい必要かと、単位時間で作り出せる量がわからないとなんとも言えない感じ。生成量が少なければ車に搭載して、とかもできないわけだし。すべてはコストと効率がどこまで上がるか次第。

  •                 
    22
    匿名

    大量のアンモニアが容易に入手できるようになれば、爆弾が作りやすくなるぞ。

  •                 
    23
    ましらふ

    それぞれが持つエネルギー量で計算したときに
    (アンモニア – 分解で消費する電力) > 車載バッテリーの蓄電量
    って事?
    じゃなきゃ、アンモニア分解する電気でそのまま車動かした方がいいもんね?

  •                 
    24
    匿名

    LEDにも使われてるし優秀だねアンモニア君

  •                 
    25
    匿名

    生成に必要な電力は太陽光発電で賄えばよろしい
    蓄電できないという太陽光発電の欠点が一気に解消される

  •                 
    26
    匿名

    安全性はさておき、自民党が導入を促進したら、
    市民団体と民進党が危険危険とキャンペーンを展開する

  •                 
    27
    匿名

    ハーバー・ボッシュ法の逆をやるわけか。かたや人工肥料のために水素と窒素からアンモニアを作り、かたやアンモニアから窒素と水素を作るのか。なんか矛盾してる

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