近年、世界各国でかつてないスピードで水素エネルギー産業の発展が推進されています。国際水素エネルギー委員会とマッキンゼーが共同発表した報告書によると、30以上の国と地域が水素エネルギー開発のロードマップを発表しており、世界の水素エネルギープロジェクトへの投資は2030年までに3,000億ドルに達すると予想されています。
水素エネルギーは、物理的および化学的変化の過程で水素によって放出されるエネルギーです。水素と酸素は燃焼して熱エネルギーを生成することができ、燃料電池によって電気に変換することもできます。水素は発生源が幅広いだけでなく、熱伝導が良く、クリーンで無毒で、単位質量あたりの発熱量が高いという利点もあります。同じ質量の水素の熱量はガソリンの約 3 倍です。石油化学産業の重要な原料であり、航空宇宙ロケットの動力燃料でもあります。気候変動への対処やカーボンニュートラルの達成への要求が高まる中、水素エネルギーは人類のエネルギーシステムを変えることが期待されています。
水素エネルギーが好まれている理由は、放出プロセスで炭素排出がゼロであるだけでなく、再生可能エネルギーの不安定性と断続性を補い、再生可能エネルギーの大規模開発を促進するためのエネルギー貯蔵キャリアとして水素を使用できるためでもあります。 。例えば、ドイツ政府が推進している「電気をガスに」技術は、風力や太陽光など使い切れないクリーンな電気を水素を製造して蓄え、水素を長距離輸送してさらに効率を高める技術です。利用。水素は気体の状態に加えて、液体または固体の水素化物として現れることもあり、さまざまな貯蔵および輸送モードがあります。希少な「接触媒質」エネルギーとして、水素エネルギーは電気と水素の間の柔軟な変換を実現するだけでなく、電気、熱、冷気、さらには固体、ガス、液体燃料の相互接続を実現する「橋」を構築することもできます。よりクリーンで効率的なエネルギーシステムを構築します。
さまざまな形の水素エネルギーには複数の応用シナリオがあります。 2020年末までに、世界の水素燃料電池自動車の保有台数は前年比38％増加すると予想されています。水素エネルギーの大規模な利用は、自動車分野から運輸、建設、産業などの分野へと徐々に拡大しつつある。水素エネルギーを鉄道輸送や船舶に適用すると、長距離および高負荷の輸送における従来の石油およびガス燃料への依存を軽減できます。たとえば、昨年の初めに、トヨタは船舶用の水素燃料電池システムの最初のバッチを開発し、納入しました。分散型発電に適用すると、水素エネルギーは住宅や商業ビルに電力と熱を供給できます。また、水素エネルギーは、石油化学、鉄鋼、冶金、その他の化学産業に効率的な原料、還元剤、高品質の熱源を直接提供し、炭素排出量を効果的に削減できます。
しかし、二次エネルギーの一種である水素エネルギーは入手が容易ではありません。水素は主に水や化石燃料中に化合物の形で地球上に存在します。既存の水素製造技術のほとんどは化石エネルギーに依存しており、炭素の排出を避けることができません。現在、再生可能エネルギーからの水素製造技術は徐々に成熟しており、再生可能エネルギー発電と水の電気分解により炭素排出量ゼロの水素を製造することが可能となっている。科学者たちはまた、水の太陽光光分解による水素の製造やバイオマスによる水素の製造など、新しい水素製造技術の研究も行っています。清華大学核エネルギー・新エネルギー技術研究所が開発した核水素製造技術は１０年以内に実証が始まる見通しだ。さらに、水素産業チェーンには、貯蔵、輸送、充填、応用、その他のリンクも含まれており、これらも技術的な課題とコストの制約に直面しています。貯蔵や輸送を例に挙げると、水素は常温常圧下では密度が低く、漏洩しやすいものです。鋼との長期接触は「水素脆化」を引き起こし、鋼に損傷を与えます。保管と輸送は石炭、石油、天然ガスよりもはるかに困難です。
現在、多くの国があらゆる面で新しい水素の研究を本格化させており、技術的な困難を乗り越えるための取り組みが強化されています。水素エネルギーの生産、貯蔵、輸送インフラの規模が継続的に拡大するにつれ、水素エネルギーのコストも大幅に低下する余地があります。調査によると、水素エネルギー産業チェーン全体のコストは 2030 年までに半減すると予想されており、水素社会が加速すると予想されます。
投稿時間: 2021 年 3 月 30 日