200 年前に最初の燃焼エンジンが水素によって動かされて以来、水素技術は世界中の人々の注目を集めてきました。 水素技術の目標は、自動車、家庭、その他さまざまな商業目的に電力を供給するために使用できる、クリーンで再生可能なエネルギー源として水素を作成および使用することです。
水素は、温室効果ガスなどの汚染物質を直接排出せず、軽量でエネルギー密度の高い燃料であるという点で独特です。 これは、世界の化石燃料への依存を減らし、同時に温室効果ガスの排出量を削減すると期待されているため、重要です。
近い将来、水素はさまざまなエネルギー源から作られ、貯蔵され、必要な場所に移動され、クリーンに熱と電気に変換され、世界の主要なエネルギー源となるでしょう。
目次
水素エネルギー技術の現状
水素エネルギーに関する最近の技術開発
水素エネルギー技術の未来
水素エネルギー：可能性と課題
水素エネルギー技術の現状
水素は、輸送、化学、金属、建築、発電など、さまざまな分野で炭素排出量を削減するために使用できる多用途のエネルギー媒体です。 これらの分野は、これまで排出削減の観点から難しいと考えられていた。
国際エネルギー機関（IEA） 言う 水素は主に化学産業や石油化学産業で使用されます。 例えば、石油を精製してアンモニアやメタノールを作るために使用されます。 金属加工や食品製造にも使用されます。 別の IEA レポート 水素は宇宙探査における燃料として、また金属の熱処理における脱酸素剤としても使用されると述べています。
ここでは、現在大量生産されている、または大きな進歩や画期的な進歩を遂げている水素エネルギー応用のユースケースをさらにいくつか紹介します。
- 倉庫物流: 水素燃料電池 クリーントラック、フォークリフト、パレットジャッキ、および素早い燃料補給と長い稼働時間を必要とするその他の屋内工場車両に電力を供給できます。
- グローバルサプライチェーン: 水素エネルギーは、二酸化炭素排出量と騒音公害を削減しながら、長距離トラックや地元の配送車両に必要な航続距離と動力を提供します。
- ガラス生産: 水素は珪砂などの原料を高温で溶かすために使用され、天然ガスに代わってCO2排出量を削減します。
- エレクトロニクス生産: 水素はシリコンウェーハ上に材料の薄層を形成するための「キャリアガス」として使用され、太陽電池やマイクロチップの製造を可能にします。
電解槽は、電気を使用して水を水素と酸素に分解する装置です。 これらのデバイスは、再生可能電力が過剰に利用可能な場合に水素を生成し、再生可能電力が不足している場合に水素を使用して発電できるため、市場側の柔軟性が向上します。 電解槽は副産物として酸素を生成することもあります。 さまざまな産業用途に使用したり、市場で販売したりできます。
他のとは異なり、 再生可能エネルギー源、水素はさまざまな燃料から作ることができ、さまざまな形で簡単に輸送できます。 その後、電気に変えることができます。 しかし、水素は現在主に化石燃料から製造されています。 したがって、現在の水素エネルギーの利用による CO2 排出量は、 アカウント 年間900トン以上。
再生可能エネルギー、原子力発電、または二酸化炭素回収・貯蔵 (CCS) を備えた化石燃料などの低炭素源から水素が製造されている場合、水素はクリーン エネルギー源です。 二酸化炭素排出量を削減する唯一の方法は、よりクリーンな水素製造方法に切り替えることです。
今日、 投資 水素技術と政府の分野 サポート 上昇しています。 30 か国以上が水素ロードマップを持っており、バリューチェーン全体で 228 件の大規模な水素プロジェクトが発表されており、300 年までの支出額は 2030 億ドルを超えています。
水素エネルギーに関する最近の技術開発
最近のいくつかの画期的な進歩と革新は、水素エネルギー技術に関連しています。 代表的なものには次のようなものがあります。
- 米国エネルギー省 (DOE) は、ネットゼロカーボンを通じて 2 年までに 2025 キログラムあたり 1 米ドル、2030 年までに XNUMX キログラムあたり XNUMX 米ドルで水素を生産できる技術の開発に注力しています。 経路.
- 研究者 カルガリー大学シューリッヒ工学部の研究チームは、メタンや他の炭化水素燃料を直接使用して高効率かつ低コストで発電できる新しいタイプの燃料電池を開発した。 この革新的な水素エネルギー技術により、高価で複雑な改質プロセスが不要になります。
- 緑色の水素 革命 電気分解、燃料電池、水素貯蔵、水素混合などの新技術のおかげで加速しています。 グリーン水素とは、風力や太陽光などの再生可能エネルギーから生成される水素のことです。
- ウォータールー大学は、 発展した 既存のものよりXNUMX倍長持ちする新しいタイプの燃料電池。 燃料電池はプラチナとカーボンの薄い層を使用して劣化を軽減し、耐久性を高めます。 この技術革新は、水素燃料電池自動車 (FCV) のコストを削減し、従来の自動車との競争力を高める可能性を秘めています。
水素エネルギー技術の未来
将来最も信頼できるエネルギー源としての水素エネルギー技術の勢いは止まらない。 それは重要な役割を果たすことができます クリーンエネルギー さまざまなセクターに柔軟な低炭素エネルギー源を提供することで、移行を促進します。
水素エネルギー技術により、二酸化炭素排出量を削減しながら、再生可能資源からの大規模な発電と使用が可能になります。 しかし、水素の生産、インフラ、貿易、利用の拡大にはいくつかの課題が伴います。
水素エネルギー：可能性と課題
水素の製造、輸送、貯蔵、使用の技術進歩にかかるコストが高いことは、水素エネルギー技術の課題の XNUMX つです。 もう XNUMX つの課題は、水素プロジェクトへのより多くの投資を呼び込み、水素バリュー チェーンのさまざまな関係者間の調整を強化することです。
これらの問題は、研究開発を改善し、資本コストを下げ、水素の価値を高めることで解決できます。 また、支援的な政策や規制を策定し、さまざまな主体間の協力やコミュニケーションを促進する必要もあります。
これらの課題を克服することで、水素エネルギー技術はクリーンエネルギーへの移行において重要な役割を果たし、世界的な気候目標に貢献し、「水素経済」につながる可能性があります。
