水素循環社会

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水素エネルギー社会

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/06/14 16:24 UTC 版)

水素循環社会の要素

移動式の水素製造プラント船で水を電気分解するHydrogen challenger

水素運搬船すいそ ふろんてぃあ

水素エネルギー社会（すいそえねるぎーしゃかい）は、水素を燃料（水素燃料）^{[注釈 1]}として用いる社会システム^[1]。水素社会とも呼ばれる。

水素の生産

水素の生産は、主にエネルギー源として化石燃料（石油・石炭などの炭化水素）を消費して生産する。この際に、二酸化炭素が生成され、二酸化炭素貯留法を用いない限り、大気へ排出される。

しかし、もしも安価かつ二酸化炭素を大気へ排出しないエネルギー源が存在した場合に、もしくは余剰電力が大量に存在する場合に、それから水素を効率良く大量生産できたならば、生産された水素を燃焼させる利用段階時に限れば二酸化炭素を排出しないことから、環境負荷が低い社会が実現するとされる^[2]。

燃料電池

詳細は「燃料電池」を参照

水素を用いる燃料電池の原理は19世紀には見出されていたが、社会システム面までの言及は、1970年のミシガン大学 Lawrence W. Jones の Toward a liquid hydrogen fuel economy による。^[3]

燃料電池は内燃機関よりも技術的には高度ではあるものの、全体的な効率は内燃機関よりも高効率ではない^[4]。燃料電池は自動車、船舶から携帯端末やコンピュータまで様々な用途における電力を供給可能である。

燃料電池自動車は、乗用車ではトヨタ・MIRAI、ヒュンダイ・ix35 FCEV、ホンダ・クラリティ フューエル セルなど、路線バスではトヨタ・SORAなどのようにリース販売や一般販売が行われるようになっており、他の主要な自動車会社でも燃料電池車の開発が進められている^[5]。

水素以外のエネルギー媒体

水素以外にもエネルギーを貯蔵できるガス、あるいは水素の化合物は実に多種多様に存在し、例えば窒素と反応させアンモニアとすることで沸点を大幅に下げ輸送を容易にしたり、二酸化炭素と反応させメタンを作り既存のガスインフラを利用するなど様々な方法が考えられる。これらガスから水素を作り出すこともできる。

詳細は「水素貯蔵」を参照

詳細は「Power-to-gas」を参照

他に常温で固体の金属であるマグネシウムを利用したマグネシウム循環社会なども考案されている。

関連項目

• マグネシウム循環社会
• エネファーム
• 再生可能エネルギー
• 水素ステーション

脚注

[脚注の使い方]

注釈

1. ^ 水素を酸化させてエネルギーを取り出す。

出典

1. ^ 水素エネルギー社会の実現　エネルギー白書2013,資源エネルギー庁
2. ^ 水素エネルギー社会に向けた取組,資源エネルギー庁
3. ^ Lawrence W. Jones, Toward a liquid hydrogen fuel economy, ミシガン大学 engineering technical report UMR2320, 1970.
4. ^ Sustainable Energy, MIT Press (2005), Tester, Drake, Driscoll, Golay, Peters
5. ^ “Fakta bränsleceller”. 2015年2月27日閲覧。

外部リンク

• 水素エネルギー社会の実現　資源エネルギー庁
• 水素活用による、鉄道と自動車のモビリティ連携の検討を開始 - トヨタ自動車/東日本旅客鉄道（2018年09月27日発表）2018年10月16日閲覧

表 話 編 歴 水素エネルギー社会
水素	水素燃料 液体水素 水素製造 水素貯蔵 水素脆化 水素自動車 水素燃料エンジン 水素ロータリーエンジン 水素ステーション
燃料電池	燃料電池自動車
転換	Power-to-X Power-to-gas
関連項目	Template:循環型社会 すいそ ふろんてぃあ

表 話 編 歴 代替動力源による乗り物・代替燃料
空気エンジン	圧縮空気車 圧縮空気推進
電動機	トロリーバス ネイバーフッド・エレクトリック・ビークル (NEV) 電気自動車 電動スクーター 電動アシスト自転車 プラグインハイブリッドカー ソーラーカー 電動航空機 空飛ぶクルマ 電気推進船
石炭 ガス タール他	石炭液化 ガス液化 フィッシャー・トロプシュ法 ベルギウス法 水素化分解装置による重油の白油化 オイルサンド オイルシェール LPG自動車 蒸気自動車 天然ガス自動車 天然ガス焚き船舶 石炭焚き船舶 プロパン 天然ガス 石炭
バイオ燃料 ICE	アルコール燃料 E85 バイオマスエタノール ガソール バイオガス バイオディーゼル ブタノール燃料（英語版） フレックス燃料車 メタノール経済（英語版） メタノール燃料（英語版） 木炭ガス（英語版） 木炭自動車 持続可能な航空燃料
水素燃料	水素エネルギー社会 液体水素 水素自動車 水素燃料エンジン 燃料電池自動車
原子力 風力他	原子力船 原子力飛行機 帆船 電磁推進
複合動力源	ハイブリッドカー マイルドハイブリッド プラグインハイブリッドカー レンジエクステンダー フレックス燃料車 マルチ燃料（英語版）
ドキュメンタリー	『誰が電気自動車を殺したか? — Who Killed the Electric Car?』
関連項目	ゼロエミッション車 低公害車 代替エネルギー エネルギー貯蔵

表 話 編 歴 循環型社会
現状・課題	環境問題 - 人口問題 - 資源枯渇 - 廃棄物 - 最終処分場
対策の基本	3R リデュース リユース リサイクル（マテリアルリサイクル - ケミカルリサイクル - サーマルリサイクル） 廃棄物の減量化
指標・手法	LCA 資源生産性 循環利用率 最終処分量
用語・概念	持続可能な社会 ストック型社会 東アジア循環圏 3Rイニシアティブ バイオマス もったいない マイバッグ マイ箸
立法・枠組	循環型社会形成推進基本法 資源有効利用促進法・パソコンリサイクル法 容器包装リサイクル法 家電リサイクル法 小型家電リサイクル法 自動車リサイクル法 食品リサイクル法 建設リサイクル法 廃棄物処理法 環境法令一覧 WEEE指令（欧州連合指令の一つ）
条　約	ロンドン条約 (1972年) バーゼル条約

表 話 編 歴 新技術
分野	エネルギー 生産 空中風力発電機 人工光合成 バイオ燃料 カーボンニュートラル燃料（英語版） 集光型太陽光発電（英語版） 核融合エネルギー 家庭用燃料電池 水素エネルギー社会 メタノール経済社会 溶融塩原子炉 光学レクテナ（英語版） スマートハイウェイ（英語版） 宇宙太陽光発電 ボルテックスエンジン（英語版） 貯蔵 リン酸鉄リチウム電池 圧縮空気エネルギー貯蔵 フライホイール・バッテリー グリッドエネルギー貯蔵（英語版） リチウム・空気電池 溶融塩電池 ナノワイヤ電池（英語版） リチウムイオン電池の研究（英語版） シリコン空気電池（英語版） 蓄熱 電気二重層コンデンサ その他 スマートグリッド ワイヤレス電力伝送 低公害車 代替燃料車（英語版） ハイブリッドカー 二次電池式電気自動車
トピック	コリングリッジのジレンマ（英語版） 差別化技術開発（英語版） 破壊的技術 エフェメラリゼーション 技術倫理（英語版） 生命倫理学 サイバー倫理（英語版） 脳神経倫理 ロボット倫理学 探索的エンジニアリング（英語版） 架空の技術（英語版） プロアクション原則（英語版） 技術的変化 技術的失業 技術的収束 技術の進化（英語版） 技術的パラダイム（英語版） 技術予測（英語版） 収穫加速の法則 ホライズンスキャン（英語版） ムーアの法則 技術的特異点 技術スカウト（英語版） 技術成熟度レベル ロードマップ トランスヒューマニズム
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水素循環社会

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「水素」の記事における「水素循環社会」の解説

「水素エネルギー社会」も参照 自然エネルギーからの電気（太陽光発電や人工光合成）によって水の電気分解から水素を生成してエネルギー媒体として貯蔵し、燃料電池を使って発電し電気を取り出すというエネルギーの循環構想がある。 一見、理想的で無駄のないサイクルに思えるが、電気分解から燃料電池による発電までの工程ではニッケル水素電池やリチウムイオン充電池と比較して効率が大幅に低い。高分子固体電解質を利用した電気分解の工程では分解時に両極でガスが発生するが、これが連続した反応を阻害する一因となる。また、燃料電池での発電工程でも同様に燃料電池のガス拡散電極の特性上、電流密度を上げるためにはスタックを重ねなければならず、取り出す電流を2倍にしようとすれば電極の面積も2倍にしなければならず、単位容積ごとの効率が低い。貯蔵時にも専用の高圧タンクや水素吸蔵合金を使用しなければならないため、単位体積ごと、あるいは単位重量ごとのエネルギー密度を下げる要因になり、利点を相殺してしまっている。