水の電気分解で水素を作りメタンに変換する総合効率

質問

水素社会やメタン社会という言葉を聞きます。使うときはクリーンで良いと思うのですが
効率はどれくらいなのでしょうか。自然エネルギーを使って水を電気分解して一酸化炭素と反応させてメタンを作って保管したり運んだりできるので便利ですが何となく何度もエネルギー変換を行って効率が失われるような気がします。化学反応にお詳しい方にお聞きします。
電気から電気へ戻すとき現状の技術でエネルギー変換効率はどれくらいなのでしょうか。また理論限界があれば教えてください。よろしくお願いします。

回答No.2

phosphole

総合的な効率までは専門外なので他の方にお任せしますが、”水を電気分解して一酸化炭素と反応させて”、これは水素と一酸化炭素からメタンを作るということでしょうか？このプロセスは一般には固体触媒を使った高温・高圧の反応で、大量のエネルギーが必要です。そのプロセスに必要なエネルギーを含めて、電気分解か太陽光エネルギーでまかなえるようになれば素晴らしいと思います。メタン合成にかぎらず、C1ソース合成のおける高効率・高選択性・低エネルギーの新しい触媒の開発も重要でしょうね。
電気に戻すところですが、現有の火力発電の最高効率（かなり高い）が４０～５０％ということなので、燃やして使う場合はそれくらいになるでしょうか。これはカルノー効率に支配されるので、どれだけ高温にするか次第ですが（原発もこれが関係する）、５０～６０％くらいが実際の限界ではないでしょうか（素人なので間違っているかも）。燃料電池で使う場合、最も効率が良い水素で理論的には９０％くらいまでいくそうですが、実際の装置では５０％くらいだそうです。メタン、メタノールなど他の燃料の場合はまた変わるでしょう。
水素燃料でいちばん悩ましい問題の一つとして、”どうやって貯めるか、運ぶか”ということがありますね。。。また、メタンは温室効果がかなり高いので、大規模につかう際は燃やしたあとのことにくわえ、メタン自体の取り扱いなどにも考えていかないといけなさそうです。

回答No.1

Saturn5

水素やメタンを化学合成で作るためにはエネルギーが必要です。
原発が停止していて、水力発電なども限定されている今の日本の状況では、
これらを作るエネルギーも７０％以上を化石燃料に頼ることになります。

まず、電気分解で水素を作るときのエネルギー効率は８０％くらいでは
ないでしょうか？その水素から電力を取り出すにはいくつかの方法が
ありますが、燃料電池で８０％程度ではないでしょうか？
どちらも論理限界によるロスはほぼ０です。しかし、これを考えると
車もエネルギー０で走るのが論理値です。

また、メタンは合成によっても作れますが、天然ガスから分離した方が
ずっと安いです。それに、メタンは燃焼によりＣＯ２を発生しますので、
石油や石炭よりマシですが、完全なエコではありません。

お礼

ありがとうございます。せっかくのクリーンエネルギーを消費地まで運ぶために複雑な化学プロセスを通過します。電力線とのどちらが得か考えています。多くを教えて頂きありがとうございました。

補足

早速のご回答痛みいります。想定したシステムは洋上浮力で作った電気のエネルギーをどうやって運ぶかという課題があって考えられた手法です。従って出発点は電気エネルギーと海水と都会で回収して運んできた炭酸ガスです。生成物としてメタンを作り船で本土の都会へ運びます。使うときは水素で使うかメタンで使うか、電気に戻して使うかいづれかです。私は電気に戻して使うときに元の電気がどれくらい損失しているだろうかということに興味があります。炭素は運ぶために誓われているのでエコといっても差し支えないと思います。電気分解で８０％、燃料電池で８０％、メタン生成でどれくらい損失が発生するのでしょうか。全部かけ算すると８０×８０×８０＝５１％くらいになるのでしょうか。質問の仕方が悪く申し訳ありません。もう一度ご回答いただければありがたく思います。。