水素で走るMIRAI




トヨタから燃料電池自動車『MIRAI』が発売されました。7,236,000円ということですのでお早めにどうぞ。

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[MIRAI]

ミライは燃料として水素を122L充填します。満タンで650km走行できるといいますから、燃費は5.3km/Lになりますが、水素は53円/Lを予定しているので、ガソリン車に換算するとコストは燃費12km/Lのクルマと同等になりますか。
ただガソリンと水素を単純に比較してもしかたがないでしょう。
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横浜の実家の近所にも水素ステーションが出来たので、行ってみました。旭区のズーラシアに入る道の交差点に水素ステーションはあります。
中原街道ぞいに旭陵高校がありますが、その隣になります。

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どこといって変わりのないガソリンスタンドです。ただし以前は公道から8m後退しないと水素ステーションは許可されなかったのですが、このたび規制緩和で公道沿い4mの場所にも設置が可能になりました。

03_3213mirai.jpg

横浜・旭水素ステーションはナフサ改質型なので、ナフサに水蒸気改質を行いPSA装置(圧力スイング吸着Pressure Swing Adsorption)で水素以外の副産物を吸着させます。
http://www.noe.jx-group.co.jp/company/rd/h_station/move_yokohama.html

つまり
①都市ガスに高温で水蒸気を反応させ、COとH2を生成

②できたCOに高温で水蒸気を反応させて、CO2とH2を生成

③生成したH2以外のCH4、H2O、CO、CO2、をPSAで除去する。

04_水素react2


この方法は昭和45年くらいの都市ガス。いわゆる合成ガスの製造方法の応用です。(現在では都市ガスは天然ガス化しています)

このような炭化水素のガス化によるH2製造行程は、現行のプラントを転用できるというメリットはありますが、わざわざそのためにH2を利用しなくてもガソリンやプロパンで十分じゃあないか・・・という意見もあるでしょう。

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そこでもう少し別の方法でH2を作ってみることにします。

まず思いつくのが原子炉です。水を高圧状態で熱分解します。水素爆発を起こすくらいですから十分水素は作れます。(これ冗談じゃあなくて)
水が触れただけで分解するような温度は4000度ですので、もっと低温で分解するにはいろいろな化学反応が使われます。

500度くらいの高速炉の場合は、高温水蒸気電解法により水蒸気を電解する(電気分解ではない)ことで、水素と酸素イオンに分解します。この方法では炭化水素を全く使わないのでクリーンエネルギーということができます。
予期せぬ水素発生だったから核生成物が混入したのであって、十分管理したうえでならばクリーンな水素を作ることができます。
http://www.toshiba.co.jp/nuclearenergy/jigyounaiyou/suisoseizou.htm

05_2215mirai.jpg

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化石燃料からの転換ではクリーンとはいえないが、原子炉を使うのはどうも・・・という考えもあるでしょうが、究極のクリーンエネルギー技術は光エネルギーによる水の還元による水素の製造でしょう。

以前、この拙稿(http://jimmy5555.blog.fc2.com/blog-entry-124.html)において取り上げましたが『本多藤嶋効果』というのがあります。
酸化チタンを光触媒として、波長380nmの紫外光を照射することで、励起状態を起こし電子を放出させます。そこで電子がもとあった場所は正の電荷が残り正孔となります。そして励起した高エネルギーの軌道には電子が存在しますので、水は水素と水酸化物イオンに還元することになります。同時に正孔では酸化されてスーパーオキサイドアニオンが出来ます。

06_20131mirai.jpg


しかしこの方法は水素の製造よりもスーパーオキサイドアニオンによる殺菌効果の方に注目されて、酸化チタンを混ぜた窓ガラスの家はいつも消毒されているとか、抗菌・脱臭・浄化の路線になりました。

07_1363mirai.jpg
[光触媒を使った抗菌システム]

たとえば酸化チタンを塗布した自動車は、いつも光で殺菌されて車内は清潔であるとか、水素とは関係ない方向へ使い方が変わってきています。
http://j-net21.smrj.go.jp/develop/forest/entry/2013120501.html


JIMMY

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