水素製造の主要な方法:技術と応用
水素生成のさまざまな方法は、原料物質、最終生成物が純粋な水素であるかある種の水素化合物であるか、およびその使用目的に応じて多数あります。ロケットや圧縮液体燃料電池車用の水素燃料の製造は、電流を流すことで水を荷電酸素と水素原子に分解する、比較的単純でよく知られた電気分解プロセスによって行うことができます。水ベースの媒体を使用した水素生成の他の形式には、アンモニア ボランを使用した加水分解や、原子炉内で水素を生成するために硫黄ヨウ素が導入され、その後さらなる使用のために硫黄ヨウ素化合物が保持される変性熱化学熱分解が含まれます。
電気を生成する固体酸化物型燃料電池 (SOFC) は、液体水を必要とせず、プロセスで水素化合物を使用および生成するもう 1 つの代替エネルギー オプションです。入力が天然ガスで、二酸化炭素と電気が出力される点を除けば、バッテリーのように動作します。固体燃料電池には多くのバリエーションが存在し、そのほとんどは高温とプラチナなどの高価な重金属の使用を伴います。新しい形式の水素燃料電池は水を使用し、プラチナの代わりにはるかに安価なモリブデン化合物金属を使用し、プラチナを使用するよりも 70 倍安価でありながら、海水を使用して動作できます。
水素を大量に生成するはるかに遅い方法には、発酵や暗所発酵などの生物学的プロセスを使用する方法があり、これらの方法では動作に光の存在を必要としません。電気水素生成と呼ばれる微生物反応により、廃水から水素を生成できます。藻類などの植物を水素生成に利用することも開発中です。 2005 年、米国国立再生可能エネルギー研究所 (NREL) の藻類研究者は、水素生成プロジェクトのコストが 1 キログラムあたり 2.80 ドル (USD) まで下がり、ガソリンと競争できるようになると計画しています。
水素を生成する別の新しい方法は、太陽電池の電力を使用することです。太陽集光器セルは、華氏 2,012 度 (摂氏 1,100 度) を超える高温で動作する固体酸化物に電気エネルギーを送ります。太陽エネルギーの 50% が同等の価値の水素エネルギーに変換されることが期待されています。これは、コストが 1 ワットあたり 0.85 米ドル (USD) という低さで実現できる可能性があるため、水素生成について研究されており、これは風力発電システムの効率に匹敵します。水素の生成は、多くの低コスト、ローテク手段、または高コストのハイテク手段によって行うことができ、現在の研究により、水素は遠い将来ではなく今日、実用的な代替エネルギーとなっています。
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