圧力容器も不要で、これがあれば取り扱いの難しい水素の問題点を克服し、ガソリン車よりも遠くへ走り、手軽に補給できる、実用的な燃料電池車を実現できるそうだ。
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水素を使った次世代エネルギーの問題点
水素を使った燃料電池は、排出されるのが水だけというクリーンな次世代エネルギーとして期待されている。しかし克服すべき欠点がないわけではない。たとえば燃料電池車のタンクには、水素を700バールで加圧して注入する。そのためにタンクは重く大きくなってしまい、エネルギー密度が高いというせっかくの水素のメリットが相殺されてしまう。
またこのせいで、バイクのような小さな乗り物にとっては、あまり現実的な選択肢ではない。
水素化マグネシウムをペースト状に
そこでドイツ、フラウンホーファー（Fraunhofer）生産技術・応用マテリアル研究所（IFAM）が考案したのが、この「パワーペースト」だ。「水素化マグネシウム」をベースにしたペーストで、化学形態の水素を大気圧で蓄えることができる。ニュースリリースによれば、パワーペーストを作るには、大気圧の5、6倍の圧力と350度の熱をくわえつつ、マグネシウムと水素を混ぜ合わせて水素化マグネシウムを作る。
さらに「エステル」と「金属塩」を添加すれば、粘り気のある灰色の絵具のようなペーストが完成。あとはこれをカートリッジに充填すればいい。
リチウム電池のエネルギー密度の10倍
パワーペーストは最大250度までは完全に安定しており、同じ重さのリチウム電池の10倍のエネルギーを保存できる。また700バールに加圧した同重量の水素タンクにくらべても大幅アップとなる。これを使えば、ガソリン車に匹敵するどころか、それ以上の走行距離も期待できるという。
貯蔵されたエネルギーを使うには、プランジャー機構でカートリッジ内のペーストを反応チャンバーに押し出す。ここで水と反応させれば、抽出割合をコントロールしながら水素を取り出すことができる。
あとは水素を燃料電池に送り、通常の「電気分解」の原理を応用して発電する。
なお、パワーペーストから水素を取り出すときに得られる水素の半分は、反応に使われた水に由来する。じつはこれが優れたエネルギー密度を実現できる秘密の1つなのだそうだ。
試作されたパワーペースト用の発電機。カートリッジを挿入し、100ワット固体高分子形燃料電池で発電する
カートリッジを交換するだけ！ 補給も楽々
補給だって簡単だ。水素ステーションのようなしかるべき場所に行って、車体からカートリッジを抜き取り、新しいものに交換するだけでいい。スクーターのような乗り物なら、カートリッジはバーベキュー用のガス缶くらいで、楽々交換できるという。大型ドローンなら、飛行時間・距離・デバイスなどの用途に応じて搭載するカートリッジの数を調整するといった、柔軟な運用も可能だ。
あるいは従来のやり方のようにパワーペーストをタンクに直接注入することだってできる。比較的安価な設備で、今までのやり方で補給できるようになるそうだ。
ペーストなので輸送も安全
水素ステーションへの輸送がぐっとシンプルになることもメリットだ。ガソリンのようにタンクローリーで輸送できるので、水素を気体のまま運ぶよりもずっと安全だ。今現在、フラウンホーファーIFAMは、試運転用のパワーペースト生産設備を建設中で、完成すれば年間4トンの生産ができるようになるとのこと。完成は年内だそうだ。
References:Powerpaste packs clean hydrogen energy in a safe, convenient gray goop/ written by hiroching / edited by parumo
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コメント
1. 匿名処理班
欠点がなければこれは凄い発明だね。これまでの常識を根底から覆す。
株の売り買いをしておいたほうがよさそう。
2. 匿名処理班
これは上手く行けば水素燃料時代が来るかも、でもこの先の商業化が茨の道なんだろうなぁ。
3. 匿名処理班
これを製造する工程とか、元となる水素を製造する工程で使うエネルギーはCO2を出さないの？という根本的な疑問が。
4. 匿名処理班
大変有望だね
ぜひとも研究を進めてもらいたい所
エネルギーを効率よく貯めておけるモノは絶対に必要なのでね〜
余って捨てている夜間電力を効率的に使うだけで世界は変わるのにコチラには目を向けない不思議・・・
5. 匿名処理班
ド、ドイツの科学力は
6. 匿名処理班
ふへー
リチウム電池お払い箱？
7. 匿名処理班
結局車はFCVに行き着く
全個体電池の車が出てきても、そもそもの発電量が全く足りてないからね
8. 匿名処理班
記事にあるように未だ実験段階
試験生産工場を作るとの事だが、上手くいくかは不透明、
>>完成すれば年間4トンの生産ができるようになるとのこと。
と記事にはあるが、あくまでも見込みであってできてもいない工場の生産力の数字はあくまでも希望的な数字、残念ながら生産して販売先が無いと全ては希望的な物語にしかならない
しかも希望的な数字でも年間4トン、1ヶ月辺り333キログラム、たった333キログラムでは、自動車にしても試作車が数台できればいい方ではないだろうか、当面はどこからか資金を調達しては生産と販売先を求めての活動になるだろうから、記事を読む限りでは厳しいのではないかと思う
企業(特許や技術)ごと自動車生産会社に売り込んでストックオプションで悠々自適な生活がある意味到達点かも
9. 匿名処理班
似たようなので水素化カルシウムを使った小型水素燃料電池は実用化されてるらしい。
10. 匿名処理班
ようやくモスピーダのエネルギー源が開発されたのか遅かったな
11. 匿名処理班
充電電池じゃなくて新型のガソリンだな
12. 匿名処理班
後はリサイクルか安全な廃棄が可能かどうかだな
13. 匿名処理班
あくまで水素エンジンの自動車とかならって話かな？
スマホ並に小さい機器だとさすがに小型化できないと思うよ。
14. 匿名処理班
これ手に入れられたら、トヨタのMIRAIは物凄く進化するな。
15. 匿名処理班
これ、テスラあたりが資金注入して早期実現しそうだな。バスやトラックも燃料電池自動車になるかもしれない。
日本はずっとFCV推してたけど、競争に勝てるかな？
16. 匿名処理班
水は純水である必要があるのかとか反応後のマグネシウム等化合物が
どこへ行くのかとか疑問はあるけど希望のある技術だね
17. 匿名処理班
型取り用のシリコンにしか見えんかったが何かすげーやつだったw
これ、ずっと粘度は変わらないペースト状のままなのかな
詰まったり固まったり劣化もしないで安定してるの？
18. 匿名処理班
この手の話は毎週のように出てくるが、実用化までは遠い
リチウムイオンの次は既に量産中の全固体電池でとりあえず確定
それが何年続くかは分からんけど
19. 匿名処理班
>>6
水素化マグネシウムの研究をしたことはあるけど、どちらかと言えば水素タンクとしての役割
軽金属であるマグネシウムを細かくし表面積を稼ぎ水素を吸蔵量する方法は昔からあったけど、これはペーストまで至っているから性能が段違いなんだと思う
気体である水素は補充、運搬に体積があることや高圧ボンベだと扱いに注意、反応して爆発も起こす危険性があるが、吸蔵金属はその心配無く水素利用が安全というメリットがある
20. 匿名処理班
現状では水素は石油や天然ガスから作られる事が多い。
炭化水素から水素を抜けば当然炭素が余るわけで、その辺をなんとかしないとね。
21. 匿名処理班
タイタンフォールのタイタンみたいにバッテリー交換するようになるんか。灯油みたいに家に備蓄できるなら便利かも（まあEVも家で充電できるけど…）
22. 匿名処理班
ロボットのR・田中一郎氏に食していただきたい！
23. 匿名処理班
黒ゴマアイス食べたくなった
24. 匿名処理班
比較対象がリチウム電池になってるけど、エネルギーを取り出す側にどの程度の大きさの機構が必要になるかは気になるところ。
チャンバーだとあまり小さくはできなさそうだし、モバイルバッテリーなどの用途ではリチウム電池を代替できないんじゃないかな？本文にもあるように本命は車だろう。
25. 匿名処理班
水素エコ社会というジグソーパズルにまだ希望があるという事なのかも。完成度は低くても埋める為のピース(歯車)候補が発明された事自体が意義あるだろ。例えば有機ELでも量子コンピュータでも言い方悪いが「なんちゃってレベル」の方が実用化され量産化されてる。一方で日本は完璧さに拘りすぎて、「飯の種=工業化」としては遅れを取った。
不完全で未熟でもとりあえず回していける「歯車」が発明された事を歓迎すべき。日本は中国や韓国も意識して貪欲にこれを取り込め
26. 匿名処理班
250度以上になったら安全じゃないんでしょ？
どうなるのかなぜ言わないんでしょうか？
27. 匿名処理班
※4
夜間電力の利用は大昔から工夫されていますよ。揚水発電とか。
大型ビルでは夜間に水を冷やして昼間の冷房に使うとか、
googleなどの世界規模でデータセンター運用しているところは、そのとき夜になる地域の負荷を上げて昼間の地域の負荷を下げるとか。
お金に直結する問題なのでみんないろいろ工夫している。
28.
29. 匿名処理班
※3
そのとおり
製造から廃棄（あるいは回収）までの全体を見通してエネルギーの収支を見極めないと、結局今までと同じことだからね
ただサステナ振ってるだけになってしまう
30. 匿名処理班
爆弾に転用できそうなので技術の流出は気をつけてほしい
31. 匿名処理班
スマホのバッテリーとかにも流用出来ないのかね？
いい加減一回充電したら、一か月は持つようにしてほしいわ
32. 匿名処理班
弟子「あたしゃ、林家ペーストです。」
33. 匿名処理班
ノーベルを超えるかも知れない
34. 匿名処理班
※3
日本と違って原子力アレルギーがなければ問題は少なくなるんじゃないかな。
コロナの電力問題で原発反対派が少しはおとなしくなってくれると助かりますけどね。
実際技術的にはかなり有用だし、水素自動車の問題点解決が進むから積極的にトヨタとかは提携考えたほうがいいんじゃないかね。
35. 匿名処理班
>>22
ア・ン・ド・ロ・イ・ド
36. 匿名処理班
※22
アイツ米以外食うと調子悪くなるじゃねえか！！！
37. 匿名処理班
俺が望んでいるのはデロリアン型タイムマシンに搭載された核融合炉ミスター・フュージョンだ！！！
38. 匿名処理班
輸送が安全なエネルギー源と言うだけでも利用してほしいくらいだな
船舶や航空機とかまじで事故率減るんじゃないか
39. 匿名処理班
e-bikeにも使えそうですね
40. 匿名処理班
記憶メディアと電池系は実験レベルなら数多く発明が有るんだけど製品化となるとほんの一握りになってしまうんだよね。
実際に発売されたらまた記事にしてくれ。
41. 匿名処理班
これが上手くいけば最近のエコカー開発競争で電気自動車（EV）勢に押され気味だった燃料電池車（FCV）勢の大逆転がくるかな？
部品点数が少なくなるEVを避け燃料電池車に拘ってきたものの、インフラ整備が壁になり結果的に四面楚歌気味に陥っていたトヨタは積極的にこの研究所との提携の可能性を模索すべきだ。
しかもガソリン車より航続距離が延びるという水素燃料の利点が最大限活かせるとなったら、もう一気に燃料電池車勢の活路が開ける。
乗るしかない！このビッグウェーブに！
42. 匿名処理班
※40
この手の研究開発のニュースリリースはパトロン集めがメインな事もある
技術確立しても採用してくれる企業が無ければそのまま埋もれる事もよくある
43. 匿名処理班
それなりの高温での安定性は分かったけど、逆に低温の方はどうなんだ？
EVで冬の低温が効率にかなりの悪影響をもたらす事が話題になってるから気になる
44. 匿名処理班
※26
そりゃ機関内の高温下で燃焼効率が良い＝反応性が高い反面危険、でなければ燃料として使い物にならないからでしょ。通常の貯蔵や保管においてはガスよりも安全性が高い、と文脈からは読み取れるが。
45. 匿名処理班
よっし
車の買い替えを伸ばすぞ！
46. 匿名処理班
>>22
作中でも度々キャラからロボットと言われる度にアンドロイドとR・田中一郎氏が訂正するシーンが凄く印象に残っている
47. 匿名処理班
>>30
ああ、あの国で製造されたリチウムイオンバッテリーとか度々爆発したり燃えたりしてるよね
48. 匿名処理班
>>26
そんな高温下では使わないからだよ
49. 匿名処理班
このドロドロが燃料って事❓
50. 匿名処理班
※22
改めて考えると米食って動くって凄いよね
51. .
電池ではなくて燃料のカートリッジなのか
この燃料を電力化する装置が必要なので、小型電池の代替にはならないのね
車や家庭用の大型電池の置き換えになるのはいいね
52.
53. 匿名処理班
ぶっちゃけLiBの10倍って水素目線だとエネルギー密度しょぼすぎて話にならんと思う
54. 匿名処理班
※26
ガソリンが250度になったらどうなると思ってるんだ君は。
そこらのバッテリーが250度になったらどうなると思ってるんだ君は。
人間が250度になったらどうなると思ってるんだ君は。
55. 匿名処理班
これは本命？研究途上？
56. 匿名処理班
※50
でんぷんを単糖にして、エネルギーを得てるのではないかと。だから当然水分でるし、二酸化炭素も吐くでしょうね。
※54
ガソリンの発火点は 300 ℃のモヨウ。
ま、引火しやすいから常温でも十分に危ないですけどね。
このペースト技術、実用化してほしいな。期待しちゃうぜ。
期待している/いた技術はおそらく 100 を超えてるけど、どれもなかなか実用化までのハードルは高いようだから、ガンバって欲しい。
57. 匿名処理班
>>50
米の炭水化物を分解してるんじゃない
58. 匿名処理班
理系じゃないからよくわかんないんだけど
「リチウム電池の10倍の密度で」ってんなら
蓄えられるべきモノは水素じゃなくて電気じゃないの？
水素をため込む媒質の基準って、電池なの？
59. 匿名処理班
>>55
それはこれからの営業次第
ちゃんと広めることができたら本命
広めることができなかったら、研究途上
60. 匿名処理班
>>58
荷電量じゃない
61. 匿名処理班
水素自動車の実用化を阻む最大の要因は燃料の凍結を如何に阻止するか？でもあるので
燃料のペースト化は大いなる前進だけど残念ながら寒冷地では使えない
次なるブレイクスルーをイーロンマスク氏に期待したい
というかパナソニックの電池に頼りきりではEVは技術的限界を越えられそうにないのだ
62. 匿名処理班
>>20
工業用ダイヤモンド
63. 匿名処理班
>>42
資金が有れば実現化が格段に速くなる。
けど、色々やって実現できなきゃ無駄になるリスクがある。
投資する企業か、国があるかだな。
64. 匿名処理班
なんかすっごい有望そう
トヨタの標榜する水素化社会ワンチャンあるか？
65. 匿名処理班
※60
うん、それはわかってる
でも文章として「この入れ物には25mプールの10倍のお金が貯められます」
みたいな気持ち悪さを感じるんだ
そもそもリチウム電池って水素を貯めて取り出せるもんなの？
レモン1個分より多い？
66. 匿名処理班
これがロックフェラーやロックチャイルドに知られれば
黙っちゃいられないぜ
67. 匿名処理班
これが実用化される頃には機器の消費電力も１０倍になってるよ。30年も先の事になるだろうし途中経過のニュースは無く世に出る頃には呼び名も変わり他の技術もすでに出てきてて、ぱっとしないデビューになるんだ。何ら便利にはならんよ。
68. 匿名処理班
画期的な発明なのは確かなんだけど、なんか気持ち悪いと思ったら、
�．據璽好箸鰺憧錣�ら押し出してチャンバーに運び、残渣のマグネシウムを再度容器に充填するのに必要なエネルギー
��反応に必要な水を運搬するのに必要な容積・エネルギー
�２耽緤�解されたMg合金をMgH2にするのに必要なエネルギー
この問題にまったく触れられてないからか、、、
69. 匿名処理班
すげ
70. 匿名処理班
ドイツはいつリチウム電池に水素を充填する技術を開発してたんだい？
71. 匿名処理班
スペースXの衛星インターネットとこのバッテリーを積んだドローンで色々とできそうだね。
72. 匿名処理班
※67
そんな時間かからねぇよ
ってかそもそもこれ一次電池だろ？
なら尚更時間掛かんねぇよ
73. 匿名処理班
>>3水素作る過程で化石燃料みたいな有機物から抜き出さなきゃいけないから何とも言えないと思うのよね
74. 匿名処理班
水素、マグネシウムとくるとどうしても爆発事故を連想してしまうから
開発進めつつ安全性の向上に期待したい