燃料電池に必要な水素について

質問

燃料電池に欠かせない水素ですが、水素の精製はどうなっているのっですか？メタン等では結局CO2が出ますし、太陽電池で水分解するなら、太陽電池の電気エネルギーでそのままモーター回せばいいきがしますし。完全クリーン車では、水素をどのように作れば最もいいのですか？

回答No.11

yama0418

燃料電池の研究してますが，現状の水素を使うタイプの燃料電池には，二酸化炭素を出さないタイプはありません。
結局は水素製造過程で，または製造過程に使う電力の発電過程で，二酸化炭素は排出されるのです。

余談ですが，燃料電池の燃料に水素ではなく，メタノールを使ったりしたほうが，二酸化炭素の排出量が削減できますよー

回答No.10

noname#13088

まずは、水素の精製ですが、現在実証実験？段階に入った技術を二つ程、
『光合成反応の利用』と『光触媒による水分解』です。
両者とも２，３年位で実用化が可能なレベルまで来ているそうです。
それと、太陽電池で水分解するのは電気の形で貯蔵するより体積(エネルギー密度)的に有利だからだと思います。
(究極の燃料と言われる『反物質』も人が作るならばソレは極めて性能の良い蓄電池でしかありませんからね)

回答No.9

engicfd

確かに水素はクリーンですが，その精製過程を考えると”本当にクリーンなのか”と思います．

現状では水を電気分解して作っています．
つまり電気をいかにクリーンに作るかがカギです．

今の電気はご存知ように水力，火力，原子力から得られたものです．
水力は定常的な運転が苦手なので，安定して電気を得られるのは火力，原子力になります．
しかし前者は二酸化炭素が，後者は放射性廃棄物ができます．

また水素を直接使わないメタノール改質タイプ（自動車メーカが先導）では，触媒でメタノールを燃やします．
結果的に二酸化炭素が発生します（正確には一酸化炭素がより発生しますが，そのまま排出はできないので余剰酸素と反応させて二酸化酸素を排出しています）

太陽電池は確かにクリーンですが，エネルギー密度（単位体積当たりの発電量W/m3）があまりにも小さい上にコストがかかるため，実用向きとは言えません．

現在国策として革新型原子炉を日本原子力研究所に設置し安く大量の水素を作る方法を模索しているようです．
これも結果的に放射性廃棄物を出すためクリーンとは言えません．

私見ですが，バイオマスや木炭を燃料とした火力発電で得られた電気で水を電気分解する方法がベターではないかと思います．
（バイオマス，木炭はその成長過程で二酸化炭素を吸収しているため，燃やしても全体の二酸化炭素量は不変です）
ただこの方法も大量の水素が必要になると大量のバイオマス，木炭が必要になりますのでクリーンかどうか，また実用向きかどうかは微妙なところです．

クリーンの定義にもよると思いますがいかがでしょうか？

回答No.8

sannsa

難しくて僕にはよく理解できないのですが、とにかくこれが今一番将来的に有力な水素の製造方法のようです。

P.S.核分裂発電（原子力発電）や核融合発電で発生する熱などCO2が引き起こす地球規模の温室効果に比べたら微々たるものなのでは・・・と僕は思いますがどうなんでしょう。マイクロ波発電（仮）についても同じ意見です。

参考URL：

http://www.jaeri.go.jp/jpn/open/press/2003/030821/

回答No.7

at_norry

文脈からして、「水素の精製」が「水素の製造」を意味すると察して、回答致します。

ちょっと複雑な背景を持っているので、回答が発散してしまいがちですが、CO2について考えると、メタンからのCO2は製造過程で回収されてしまいます。では、そのCO2はどうするのか？ですが、じつはCO2は工業材料として重要な役割を担っています。ドライアイスも固体状CO2ですし、製鉄のプロセスガスなどにも大量に使われます。現状はCO2の為にCO2を作っていますが、水素製造過程の副産物として得られれば、社会環境へのCO2の付加はトータルとして軽減されます。

太陽光は常にあるものではないので、太陽電池では、蓄電池が必要になってきますし、蓄電にも限りがあります。

また他の方も回答していますように、電気分解がありますが、私個人としては、余剰電力のあるところで、水素を作って貯蔵・輸送すればよいと思います。電気が万能のように言われますが、発電所から家庭などまでの送電ロスや蓄電にも限りがあります。水素製造によるエネルギーコストはかかりますが、一端水素にすれば、長期間安定な状態で貯蔵出来る手段としては、水素エネルギーシステムはよいシステムと言えます。

ちなみに、高圧ガスタンクの話が出てきていますが、７００気圧は案として出ましたが、最近は３５０気圧までに縮小傾向にあります。水素は理想気体に近いガスですが、１００気圧を超えると実在気体と同様に扱わねばならず、１００気圧では同じ体積で１気圧の約１００倍のガスが収納できますが、３５０気圧では２７０倍、７００気圧では５００倍も充填できないのでリスクの割には効率が悪く、疑問視され始めています。
もちろん、この他に水素貯蔵材料や液体水素での貯蔵・輸送方法も研究開発されています。

回答No.6

akepurin

地球温暖化とは、発熱量の増大による温度上昇と勘違いする人もいますが、本質は温室効果ガスによる宇宙空間への放熱が妨げられることによるヒートバランス変化の問題です。
地球の平均温度は、太陽からの膨大な入熱量と宇宙空間への放熱のバランスに支配されるため、それに比べて微々たる量の地球内の発熱が地球平均温度に与える影響はほとんどありません（局所的なヒートアイランド現象は別として）。
太陽熱や風力による電力による電気分解が最もクリーンであることは間違いありません。ただし、発電量が少ないため、直接送電系統に繋げて電力のまま使用する方が現実的でしょう。

回答No.5

noname#160321

最終的には「地上における太陽光発電」あるいは「太陽光に由来するエネルギーの利用」で電気を作り水の電気分解で水素を作る、これしかありません。
各種技術の難点は以下の通り。
１．石油、天然ガス：炭素を使わないように水素と炭素に分けることはエネルギー的に不利で、どうしてもＣＯ2が発生する。
２．原子力：本来地核内でゆっくり崩壊するはずのウラニウムを一度に連鎖反応で崩壊させるため、温室化ガスは出さなくても「温暖化」させることに変わりはない。
プルトニウムの利用は天然で普通起きないプルトニウム合成を使うので問題外。原子力はすべて廃棄物の安全管理まで考えるとエネルギー的にペイしない可能性さえある。
３．核融合：本来自然状態では太陽でしか起こらない反応を起こさせるため、これも「温暖化」をもたらす。
４．地球外の太陽光発電：たとえば巨大な太陽電池を持つ衛星などを打ち上げてこかからマイクロ波などで地上にエネルギーを送る方法も考えられていますが、これも地上の面積を増やさずにエネルギー密度を上げるので「温暖化」となります。
５．効率の高い太陽電池を海や砂漠に並べると、そこの温度は低下します。もし効率が１００％だとするとその場所は全く日が当たらないことになり、巨大な冷却点となり寒気により高気圧が発生し地球の気候は一変します。
６．水素は分子量が小さくガスも液体も密度が低いため、エネルギー源として運送器機に使うのは経済的ではありません。たとえばジャンボジェットを現在技術で水素で飛ばすと、エンジンに問題がなくても（本当は高温燃焼の問題がある）機体の２／３を水素の運搬に当てる計算となると言われています。
このため、自動車を実用距離水素で走らせるためには貯蔵タンクの圧力を７００気圧まで上げねばなりません。（私もこの件に関わってきました）
このような技術は工場の中でも特殊な目的以外ではほとんど使われることがなく、研究室内でも防爆空間でのみ用いられています。
水素は鋼鉄中の炭素と反応してメタンを作り脆弱にする水素脆性を持っているため鉄だけでは使用できずベリリウムを表面処理剤として用いますがベリリウムは環境安全規則などで指定された猛毒物なので、生産、廃棄、事故時などの問題が大です。
燃料電池が万能でないことがお分かり頂けますでしょうか。

回答No.4

kurone

水とＣＯ２しかでないから、クリーンなのでは？
肺ガンの発症率と付近の交通量との関係は比例するといいます。また、花粉症患者の発症率の統計では杉林近くにいる人よりも、交通量の多いところの近くに住んでいる人の方が、花粉症を発症しやすいそうです。これは、数年前マウス実験でも確認されました。

ＣＯ２がでるからクリーンではない、ではなく、ＣＯ２と水しかでないからクリーンなのです。それに、メタンだとＣＯ２よりも温室効果が２０倍あるのだから、それ比べればＣＱ２が２つ精製されるくらい大したことはありません（単純に考えてもメタンの１／１０です）。どのみち、ガソリンもＣＯ２は出すわけだし。

回答No.3

acacia7

燃料電池の燃料供給パターンはさまざまです。
電極やその他の都合で水素しかもやせないパターン。
がっつりと炭化水素を燃やせるパターン。
水素とCO等を含む合成ガスを燃やせるパターン。
低級のアルコールを燃やせるパターン等です。

CO2を全く出さないためには純粋に水素燃料を利用するしかありませんが、メタンやメタノールを利用可能な場合は、実質的にガソリンや石油を利用する場合よりCO2排出量が少なくて済むというメリットがあります。
クリーンだと言っていてもそういう程度の場合もある事に注意してください。

現在水素製造の主流の作成方法は炭化水素を改質反応＆シフト反応を経て、CO2を取り除く方法がありますが、大量に行うプラントではCO2を回収する方法がなくはないので、プラントでCO2を回収してしまえば完全にクリーンにすることは可能です。
ただし、現状ではある程度大気中に捨てざるえないと思いますが・・

また、CO2を排出しない発電方法としては太陽光発電以外にも太陽熱発電、風力発電、潮力発電、波力発電、地熱発電、原子力発電等いろいろありますし、大きなプラントで発電する方が発電効率が高い場合もありますので、小さな発電ユニットに頼るより効率が良いかもしれません。

回答No.2

inaken11

＞太陽電池の電気エネルギーでそのまま

いえいえ、電気の状態で大量に蓄えるのが難しく、持ち運ぶのも難儀だから、液体や気体で備蓄・持ち運びできる水素が欲しいのです。

太陽電池や風力などで作った水素が一番クリーンかな。
電波を使って送電できるようになれば、宇宙で太陽電池で発電できるようになるし。