NASAは、水素を燃料として使用するスペースシャトルミッションをすべて開始しました。 米航空宇宙局（NASA）, CC BY
見たことがありますか スペースシャトルの打ち上げ？ これらの巨大な構造物を地球の重力から遠ざけるために使用される燃料は 水素化.
水素は、運転、家の暖房など、日々の活動のエネルギー源としての可能性も秘めています。
今月、連邦連合政府 公開協議を開きました 国家水素戦略について。 労働者も誓約している 資金を確保する きれいな水素を開発します。 2018年XNUMX月のCOAGエネルギー大臣会合では、 水素経済に対する強力な支援.
しかし、オーストラリアは、住宅、商業、工業、および輸送部門向けのこの競争力のある低炭素エネルギーの代替案を検討する準備ができていますか？
水素経済への準備を評価するためのXNUMXつの重要な側面があります-技術の進歩（実際にそれを行うことができますか？）と社会的受容（それを使用しますか？）です。
技術は十分に成熟していますか？
水素経済サイクルは、XNUMXつの重要なステップで構成されています。
- 水素製造
- 水素貯蔵および配送
- 水素消費–水素の化学エネルギーを他のエネルギーに変換します。
水素製造
水素が将来の主要な燃料になるためには、水の電気分解が生産の最良の方法である可能性が高い。 このプロセスでは、電気を使用して 分割水分子 水素（H₂）と酸素（O₂）に変換します。
この技術は 商業的に実現可能 電気が次のような再生可能資源によって比較的低コストで生産される場合 太陽と風。 生産技術がより効率的になると、近い将来コストがさらに低下する可能性があります。
水素がどのように生成され、電源として使用されるか。
水素の貯蔵と配送
大量の水素を安全かつ効率的に処理するには、効果的な保管と配送が不可欠です。
非常に軽いため、水素は従来、高圧で圧縮されるか、液化され、-253℃という非常に低い温度で貯蔵されてきました。 これらの手順を実行するには、追加のエネルギー投資が必要になるため、効率が最大40％低下します。 しかし、現在の水素の貯蔵と供給は、これらのXNUMXつの技術（圧縮と液化）に依拠しています。これらは、確立されたインフラストラクチャと経験によって実証され、サポートされています。
検討中の別のオプション（ただし、さらなる開発が必要）は、水素を他の元素と組み合わせ、使用に必要なときに放出することです。
現在、ほとんどの水素燃料電池車は、炭素繊維強化タンクを使用して、高度に圧縮された水素ガスを貯蔵しています。 このオプションをより経済的にするには、タンクのコストを下げる必要があります（現在 ユニットあたり数千米ドル以上).
水素を燃料として使用する
水素の化学エネルギーを使用可能なエネルギー（電気エネルギーまたは熱エネルギー）に変換するには、主にXNUMXつの方法があります。 これらのアプローチは両方とも、副産物として水を生成します。
水素を使用する原始的で簡単な方法は、家庭で料理や暖房に天然ガスを使用するのと同じように、水素を燃焼させて熱を発生させることです。
A 南オーストラリアの試験計画 再生可能電力を使用して水素を生成し、それをローカルのガス配給ネットワークに注入することを目指しています。 この方法でガスを「混合」すると、高価な配送インフラストラクチャを構築するコストを回避できますが、既存のパイプラインの変更に関連する支出が発生します。 このアクティビティの広範な調査とテストが必要です。
水素燃料電池で使用する場合、水素が酸素と反応するとエネルギーが生成されます。 これは、宇宙ミッションでNASAや他のオペレーターによって、また水素燃料電池自動車の自動車メーカーによって使用される技術です。 現時点で最も先進的な水素使用方法です。
この水素燃料の打ち上げの音を上げてください。
動作しますが、受け入れますか？
安全性に関する考慮事項
燃料としての水素には、ディーゼルやガソリンなど、現在一般的に使用されている燃料よりも安全に使用できるいくつかの特性があります。
水素は無毒です。 また、空気よりもはるかに軽いため、漏れた場合に迅速に分散できます。 これは、爆発を引き起こす可能性のあるディーゼルおよびガソリン漏れの場合の可燃性ガスの蓄積とは対照的です。
ただし、水素は空気中で簡単に燃え、ガソリンや天然ガスよりも簡単に発火します。 これが、水素車が漏れを防ぐために、このような堅牢な炭素繊維タンクを備えている理由です。
水素が商業環境で燃料として使用されている場合、漏れを防止および検出し、水素を排出するための厳しい規制と効果的な対策が確立されています。 水素燃料の家庭用アプリケーションもこの問題に対処する必要があります。
環境への影響
環境の観点から、水素経済の理想的なサイクルには以下が含まれます。
- 電気分解を使用して水を分割することによる水素製造
- 燃料電池で酸素と反応して水素を消費し、副産物として水を生成します。
電気分解のための電気が再生可能エネルギー源から生成される場合、このバリューチェーン全体の環境への影響は最小限であり、持続可能です。
水素経済に近づく
オーストラリアでは、再生可能エネルギー資源からの安価な電気が、電気分解による大規模な水素生産を実現する鍵となります。 国際的にはすでに明らかです-例えば、 ドイツとテキサス –再生可能な水素は、ニッチ用途ではコスト競争力がありますが、産業規模の供給ではまだありません。
保管と配送の技術は、コストと効率の点で改善する必要があり、水素燃料電池の製造には進歩が必要です。
水素は大量に生産でき、容量を失うことなく長期間保存できるため、望ましいエネルギー源です。 とても軽いので、 エネルギーを輸送する経済的な方法 遠距離（海洋を含む）にわたって再生可能エネルギーによって生産されます。
政府による強力なサポートと多くの多国籍エネルギーおよび自動車会社のコミットメントにより、先進技術に支えられた水素燃料は、再生可能エネルギーとクリーンで持続可能な方法でエンドユーザーを結び付けます。
水素が発生するかどうか見てみましょう。
著者について
Zhenguo Huang、上級講師、 シドニー工科大学
この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.
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