電源バッテリーは、エネルギーを貯蔵および放出する現代技術の重要なコンポーネントであり、スマートフォン、ラップトップ、さらには電気自動車にとっても不可欠なものとなっています。
パワーバッテリーは、性能と効率の点で最近の発展を遂げています。 これらの進歩の XNUMX つは、 水素燃料電池 持続可能なエネルギーを提供する可能性があるため、人気が高まっている技術です。 従来の化石燃料とは異なり、水素電力は排出量ゼロで再生可能な代替輸送燃料です。
この技術は、最近注目を集めている標準的な電気自動車よりも比較的新しいものです。 2015年以来、水素自動車を販売した自動車会社はわずか10,700社で、XNUMX世代合わせて最も多く販売されたのはXNUMX万XNUMX台強だった。 このXNUMXつの自動車会社とは、ヒュンダイ、ホンダ、トヨタです。
特に、CNN などの人気メディア企業が水素に関する報道を行っています。 たとえば、彼らの XNUMX つは、 最近の記事 は、ドイツの電力会社の一つであるRWEとノルウェー国営エネルギー企業エクイノックスとの間で、今後数年間に輸送用のパイプラインを含む水素燃料発電所をドイツに建設する計画を明らかにした。
繰り返しになりますが、 別の報告書 この記事では、2035 年までにゼロエミッション航空機を発売する取り組みの一環として、水素燃料電池エンジンの開発を公表した航空会社エアバスの声明を取り上げています。これらはすべて、技術成長を促進するための取り組みです。
目次
水素燃料電池技術とは何ですか?
水素発電技術を利用できる車両はどれですか?
水素燃料電池技術の将来はどうなるでしょうか?
最終的な考え
水素燃料電池技術とは何ですか?
水素燃料電池技術は、水素と酸素の化学エネルギーを電気エネルギーに変換する電気化学プロセスを使用します。
これは、少量の電気を生成する一連の個別の燃料電池である燃料電池スタックを使用することによって実現され、それらを合計して電気エネルギーを増大させます。
発電原理は水素と酸素の酸化還元反応に基づいています。 水素ガスはアノードに導入され、酸素は燃料電池のカソード側から入ります。 両方のガスは電解質によって分離されているため、正に帯電したイオンはガスが混合することなく通過できます。
次に、水素はアノードに配置された触媒と接触し、酸化されてプロトン（プラスに帯電した水素イオン）と電子（マイナスに帯電した水素イオン）が生成されます。 プロトンは電解質を通過してカソードに到達しますが、電解質を通過できない電子は回路を通ってカソードに移動することになります。 このイオンの流れが電流を生み出します。
カソードでは、酸素による還元が起こり、受け取ったプロトンおよび電子と反応して水を生成します。 全体的な反応は、これらのイオンの流れを通じて電気エネルギーを放出し、車を駆動する電気モーターに電力を供給したり、小さな電気を充電したりするために使用されます。 リチウムイオン電池 後で使用するためにエネルギーを節約します。
このバッテリーはまた、車両の改良ブレーキ システムから電力を受け取り、低エネルギー運転中に燃料スタックから放出される過剰エネルギーを蓄えます。
水素発電技術を利用できる車両はどれですか?
水素発電技術は、現在の応用レベルでは主にバスやトラックで使用されています。 ただし、高コストや限られたインフラストラクチャなどのいくつかの要因がこのテクノロジーの拡大を妨げているため、導入は非常に少ないです。
それにもかかわらず、水素を動力とする車両には、燃焼車両とは異なる利点がある。 まず、水素燃料で走行するバスは、従来の車両のように有害な汚染物質や温室効果ガスを排出しません。 それは、セルの化学プロセスで副産物として水蒸気と熱のみが放出され、化石燃料に代わるクリーンな代替品となるからです。
また、水素を燃料とするバスは、従来の車両にありがちな振動や騒音がなく、スムーズかつ静かに走行します。 これらの HFC バッテリーは密度も高いため、寿命が長くなり、車両のパフォーマンスが向上します。
この出版物の時点では、一般的な水素エネルギー自動車は燃料を補給するまでに 300 ～ 400 マイル走行できますが、平均的な電気自動車はわずか 250 マイルしか走行できません。 さらに、燃料補給にかかる時間はわずか数分で、充電に数時間かかる平均的な電気自動車と比べて大幅に短くなります。
残念ながら、水素エネルギー技術にはいくつかの欠点があります。 水素燃料は持続可能であるように見えますが、水素自体の製造と貯蔵は従来のディーゼルやガソリンよりも高価です。 水素は宇宙で最も豊富な元素であるにもかかわらず、純粋であることは決してありません。
その原子の性質により、常に他の元素と結合しており、分離するのが難しい場合があります。 たとえば、天然ガス (CH4) から水素エネルギーを得るには、「分解」するために膨大な電力が必要となり、副産物として CO2 が放出されます。
その結果、工業的製造プロセスの効率は比較的低く、燃料の製造と輸送には、燃料が提供するエネルギーよりも多くのエネルギーが必要となることを意味します。 そうなると、本当に持続可能なのかという疑問が生じます。
さらに、水素補給ステーションが非常に少ないため、ドライバーは長距離移動に乗り出すことができません。 たとえば、統計 カリフォルニア州の水素給油ステーションの数はわずか 60 か所であることが示されています。一方、従来のガスには、全国に 100,000 か所以上のよく整備された給油ステーションがあります。
水素燃料のコストも、ガソリンスタンドの 10 ガロンあたり 17 ドルから 5 ドルに比べて、8.50 ドルから XNUMX ドルと高額です。 さらに、水素は適切に扱われないと非常に引火しやすいため、水素補給ステーションが合理的かどうかについては安全上の懸念もあります。
水素燃料電池技術の将来はどうなるでしょうか?
欠陥はあるものの、大気汚染や気候変動への懸念が高まる中、水素自動車の需要は今後数年間で増加する可能性がある。 この増加は、よりクリーンな輸送オプションへの移行に対応するゼロエミッションステータスによるものです。
同様に、技術の進歩により、水素燃料電池の効率、費用対効果、信頼性が向上し、水素燃料自動車が消費者にとってより魅力的で手頃な価格になることが期待されています。
政府や民間企業も給油所などのさらなるインフラの構築に投資している。 したがって、人々は今後数年間、水素燃料自動車を採用する可能性が高くなります。
しかし、それだけではありません。 現在、エネルギー危機が世界中に迫っているため、各国政府は将来を見据えた戦略を急速に追求しています。 その結果、彼らは LNG と新しい天然ガスのインフラに投資し、将来のクリーンな水素エネルギーの導入に道を拓いています。
現在のすべてのプロジェクトが 2030 年までに開始できれば、低炭素水素の生産量は年間最大 16 ～ 24 万トンに達する可能性があります。 これらの予測に基づくと、電解槽からの緑色の水素は 9 ～ 14 トン、青色の水素は 7 ～ 10 トンを占めることになります。
しかし、水素エネルギー部門は、一貫性のない規制枠組み、将来の需要に関する不確実性、水素燃料電池を輸送するための設備の不足などに引き続き悩まされています。 残念ながら、新規プロジェクトのうち最終的な投資決定に達したか、進行中のプロジェクトはわずか 4% のみです。
2022 年の電解槽の年間生産能力は前年比 8 ギガワットに向上しますが、すべての新規プロジェクトが進捗すれば、60 年までに年間 2030 ギガワットに達する可能性があります。 さらに重要なことは、製造能力が拡大した場合、70 年までに価格が 2030% 下落する可能性があるということです。その影響は、太陽光発電や風力発電の成長を促進した予期せぬ価格下落と同様です。
将来は有望に見えますが、クリーン水素の生産は、2050 年までに IEA のネットゼロエミッションを達成できるほどの速さで進んでいないことに注意する必要があります。このため、業界は、プレミアムの需要と供給を増やすために、より大きなインセンティブと投資を奨励するための緊急の行動を必要としています。 -価格、低炭素水素エネルギー。
最終的な考え
水素自動車は確かに有望な発明です。 このテクノロジーはまだ初期段階にありますが、気候変動危機に対する実行可能かつ持続可能な解決策を生み出す可能性を秘めていることは間違いありません。
この記事では、この新しく刺激的な分野についての洞察を提供しました。多くのハードルがあるにもかかわらず、運輸業界は近い将来のこのテクノロジーの影響について楽観的になる可能性があります。
