水と金属を反応させて水素を作る簡単な方法を発見
 アメリカの研究グループが、水と金属を反応させて「水素」を作る最適なレシピを考案したそうだ。

 燃やしても水しかでない水素は、未来のクリーンな燃料として期待されている。だが今の時点では、その水素を作るために化石燃料が使われており、製造段階で二酸化炭素が排出されてしまう。

 今回考案された「ガリウム」と「アルミニウム」の配合割合なら、最大効率で水素を作れるだけでなく、大量の電気も必要ない。

 化石燃料を使わない完全にクリーンな水素燃料実現へ向けた大きな一歩であるとのことだ。
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水素を作る魔法のレシピ

 水素を作る方法はいくつかあるが、今回の研究では、アルミと水を反応させ、水から酸素を取り除くという比較的簡単な化学反応で水素を発生させている。

 ひと工夫されているのは、「アルミニウム」に「ガリウム」という金属を混ぜた合金を使っている点だ。

 アルミ・ガリウム合金自体は新しいものではないが、今回は走査型電子顕微鏡とX線回析で、両金属の最適な配合割合が突き止められている。

 その魔法の配合比は「ガリウム3:アルミ1」だ。
 このとき水素は最大の効率で生成される。
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最適レシピで作られた合金と水が反応して、勢いよく水素の泡が発生している/image credit:Amberchan et al., Applied Nano Materials, 2022

室温と普通の大気圧で生成可能

 この合金には2つの役割がある。1つは、水との反応を邪魔するアルミの酸化膜を除去すること。

 もう1つは、水とよく反応するアルミ・ナノ粒子を生成することだ。このとき、ガリウムはナノ粒子がくっついてお団子になることを防いでくれる。

 これまでならアルミ・ナノ粒子を作るのは大変だったが、ガリウムのおかげで普通の大気圧と室温で簡単に生成できるようになった。これが魔法のレシピの魔法たる所以だ。
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走査型電子顕微鏡で見ると、ガリウムの母体にアルミニウムのナノ粒子が入っているのがわかる image credit:Amberchan et al., Applied Nano Materials, 2022

未来の燃料となる水素を手軽に作り出すことが可能に

 この合金を使えば、既存の生産法の欠点だった大量の電気を消費することなく、水素を作り出すことができる。しかも反応させる水も選ばない。海水でも排水でも、どんな水でもいい。

 さらにアルミとガリウムの混合は特に複雑なものではないし、生成された合金は、薬品につけて湿気から守ってやれば、3ヶ月は保存できる。

 また素材となるアルミはとても身近なものだ。捨てられるアルミ缶やアルミホイルなどを再利用してもいい。

 一方、ガリウムはもっと高価で、量も少ない。しかし、水素を生成したあと回収してやれば、性能はそのままに再利用できるという。

 このようにアルミ・ガリウム合金には、たくさんのメリットがあるが、産業レベルに生産規模を拡大する方法など、まだまだ課題は多いとのこと。

 しかし完全クリーンな水素燃料を生産する方法として、大きな可能性を秘めていることだけは間違いなさそうだ。

 この研究は『Applied Nano Materials』(2022年2月14日付)に掲載された。

References:Scientists Find a Simple Way to Produce Hydrogen From Water at Room Temperature : ScienceAlert / written by hiroching / edited by / parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 08:19
  • ID:TOMcCUUw0 #

この精製工場を自動車の中に作れば、ガソリンの代わりに水を入れるだけで車が走れるようになるのかな?

2

2. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 08:23
  • ID:a3QHBGjR0 #

EVじゃなくてこっちの方がいいと思うけどなあ。
水素は扱いが難しいところもあるけど、ドライバー的にはガソリン車と同じ感覚で乗れるし。

3

3. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 08:53
  • ID:N0RctHlC0 #

アルミを作るのに電気……

4

4. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 08:53
  • ID:t5Kxv8hj0 #

ガリウムとアルミニウムを精錬すること自体がエコなのか?

5

5. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 09:23
  • ID:MpBahMxR0 #

また新しい発見。
無理だと思っていたものに意外な方法で道が開ける。
化石燃料も無限じゃないし、新世代エネルギーに期待したいです。

6

6. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 09:27
  • ID:2FayOD3U0 #

すごいな、未来は明るいと感じる。

7

7. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 09:28
  • ID:5rc7rAiP0 #

走行中にも水素つくり、半永久燃料に困らない乗り物や
非常用発電機にも転用できそうだ
下手すると太陽電池は宇宙以外で使用されないなんて
時代もあり得そうだ

8

8. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 09:30
  • ID:NaHna8m50 #

アルミを粉末にして水と反応させるだけでも水素が取り出せるらしい。合金にするにはそれだけエネルギーが余計に必要だし、粉末の方が合理的かも。反応した後の水酸化アルミニウムも建材などに利用できるだろうし、廃材利用としては結構いいかもね。

ttps://www.fit.ac.jp/files/uploads/24_research.pdf

9

9. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 09:46
  • ID:XJliBibd0 #

火気厳禁だよ〜🔥

10

10. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 09:59
  • ID:gObToMje0 #

その合金をつくるのに電気たくさん使う。

11

11. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 10:02
  • ID:AvCZfvn70 #

常温で行けるなら太陽光とか組み合わせたらもっと効率上がったりする?
孰れにしても他のエネルギーとの総合的な効率比較はしてみないとだが

12

12. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 10:09
  • ID:MRykUL3n0 #

※3
Dr.Stoneでめちゃくちゃ大掛かりでやっと作ってたな

13

13. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 10:13
  • ID:i0Ogf3wu0 #

こういう基礎技術向上によるブレークスルーの見通しがついたトコで、
一気に実用化に持っていくのが1970-2000年代あたりの『昔の』日本の役どころだったんだけど、
そこを担うべき科学者・技術者の養成を30年怠ってる現状だとなあ…

14

14. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 10:32
  • ID:8kDnl1z90 #

アルミは触媒なんだろうな?消耗するんだったらダメだぞ
アルミ作るのにどんだけ電気食うと思ってんだ?
>その水素を作るために化石燃料が使われており、製造段階で二酸化炭素が排出されてしまう
自分をよく見せるためにつまらんこと言うんじゃねえ。
今どき新規水素プラント開発はすべてブルーかグリーンのプラントじゃわい。
ヘにもならん研究室の実験段階のくせに古い既存設備のことを引き合いにケチけるんじゃねえ。
実験プラントレベルになってから他の製造方法と比較しろや

15

15. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 10:38
  • ID:QK9ZEbx50 #

こういう技術はどんどん進歩して欲しい

16

16. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 11:04
  • ID:DtvqPo.e0 #

ガリウムは貴金属並みの値段だから普及させるためのハードルが高そう

17

17. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 11:10
  • ID:Y3cAd0f90 #

アルミは電気の塊と言われるくらい生成に電気を食う
ガリウムは半導体で先端技術で使われる需要が高い物質なので、それを消費して水素にするというのはちょっと非現実的
なんにせよクリーンはコストがかかる

18

18. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 11:17
  • ID:Un44grdZ0 #

少なくとも高校化学の知識を持っている人たちに
既にコメントで突っ込まれているけど
水素を作る際にアルミが消費される。
でも、そのアルミを作るのには沢山の電気が
必要という問題がある。
アルミを作るのに沢山の電気が必要であるからなのか
元の記事(英語)ではアルミの廃材を使えると書かれている。
しかし、アルミは作るのに沢山のエネルギーを消費するから
基本的にリサイクルした方が効率が良いはずである。

19

19. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 11:33
  • ID:pFlvbcJS0 #

で、そのアルミガリウム合金を作るためにどれだけの二酸化炭素排出するんです?
結局石油使うんでしょ

20

20. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 11:45
  • ID:oFkb51jk0 #

水を分解して水素が出るのはいいけど、酸素はどこに行くの?
アルミに結合するのかな?
とするとこの合金再利用しようと思ったらそこでまたエネルギーが要るのかな?
原著論文で確認しようと思ったけどオープンアクセスじゃないので読めない。

常温中性条件で水素ガス作れると書いてあるから既存の技術よりはコスパいいのかもしれないけど、どうなんだろう。おしえてえらいひと。

21

21. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 11:56
  • ID:fx38Jtol0 #

廃アルミ缶なら
アルミ生成時の電気の話は関係ない

22

22. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 11:57
  • ID:WFTQDJkx0 #

>>13
日本の企業でも同じ事やってるトヨタから出資受けてる会社がすでにあるんだけどね

アルミ精製時に出たクズアルミから水素と水酸化アルミニウムを取り出してる。副産物で水酸化アルミニウムから燃えにくい繊維なんかも開発済み

23

23. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 12:09
  • ID:jzwhIk0X0 #

※1
水素のエネルギー効率はかなり低いから利用するなら圧縮する必要がある
車一台でそれを完結させるのは難しい

24

24. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 12:16
  • ID:dKgYUg3A0 #

非常時の発電用途に水素作るのには利点があるけど、これで発生させた水素を元にして、使った量のアルミの精錬とガリウムのリサイクルをするには、エネルギー不足かと。

25

25. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 13:36
  • ID:gkHa46fI0 #

手軽に水入れてアルミの粉末タンクを交換して、水素自動車が走る時代が来るといいですね

26

26. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 13:50
  • ID:gkNGcDR20 #

水めぐって戦争になりそう

27

27.

  • 2022年09月07日 14:59
  • ID:SvPfaYEh0 #
28

28. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 15:31
  • ID:u9czt2ky0 #

生成時に結局化石燃料使うっていつものコメ多いけど使う場所が違う
利用時にも使うのと、作成時だけ使えばいいのは全然別って分かるでしょ。用途やコストでいくらでも工夫が効く
もし全問題を即解決、失敗なしデメリットなしの発明を期待してるなら無駄無駄無駄

29

29. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 16:46
  • ID:j37zPjQJ0 #

あぁ〜水素の音ぉ〜!

30

30. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 17:27
  • ID:Vxd88iVW0 #

※3
アルミは電気の塊だっていうくらい精製に電力使うんだよね

31

31. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 18:32
  • ID:l5qzgHNW0 #

何年か前にガリウムをアルミ缶にかけると溶けるみたいなの流行ったよね。あれと似たようなもんかな?

32

32. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 18:44
  • ID:dGzi46BD0 #

>>10
沢山ってどれくらい?単位は分かれば何でも良いしソースも要らんから具体的な数字を教えて。

33

33. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 19:48
  • ID:sUXM8PSu0 #

粉末アルミが酸化しやすいことを利用して、アルミと水を反応させて水素を作る技術はかなり昔から研究されてる。たとえば、粉末アルミと氷を反応させるALICEロケットなんかは実際に飛行実験してるし。
ただアルミを精製するのに莫大なエネルギーを使って還元してるのに、それを酸化させて水素を作ってんだからとんでもなく環境には悪い。ごく限られた環境で水から水素を作りたい場合(例えば火星で)なら良いけど、地球でやる意味はない。

34

34. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 20:02
  • ID:y6qEDLp.0 #

>>32
アルミは電気分解で作るから水素を電気分解で作って燃料にするのと大差ない

35

35. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 20:12
  • ID:B6woIoh20 #

とりあえずドヤ顔知識で否定するが代案は出せないのが今の人っぽくて大変いい

※21
そのためにアルミを作るのではなくてリサイクルの一環の中で出るアルミを使ってもいいな

36

36. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 20:39
  • ID:cECLfQWS0 #

次は二酸化炭素からメタノールを合成する触媒だな

37

37. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 22:04
  • ID:4JuHnaG50 #

触媒じゃないだろうなー水から酸素奪って酸化アルミニウムにするだけでしょ
水素生産技術じゃなくて水素貯蔵技術だな

38

38. 匿名処理班

  • 2022年09月08日 10:31
  • ID:ZV9Jp3fU0 #

エネルギーをアルミ粉末の形で貯蔵・流通させるのが効率が良い、という可能性は低いが…
水素そのものを保持するよりは楽かもしれないね。

39

39. 匿名処理班

  • 2022年09月09日 11:57
  • ID:gthGthFT0 #

>>3
リサイクルするならアルミに必要な電気はわずかだよ

40

40. 匿名処理班

  • 2022年09月10日 08:43
  • ID:rwFzMd.b0 #

これが賢者の石ですか

41

41. 匿名処理班

  • 2022年09月10日 21:38
  • ID:F8xKUk.W0 #

※39
酸化したアルミを還元するなら取り出した分のエネルギーが必要、という事で結局電池のような物だよ。

42

42. 匿名処理班

  • 2022年09月16日 01:38
  • ID:LoKb91sy0 #

こういう触媒系って整数比が多いイメージなんだけど、なんで?
実は理想は1.001... : 2.999...とかで、それを近似して1:3としてるの?
それとも理想が整数比なの?
後者だとしたらなぜ?

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