水素燃料電池：持続可能な輸送の次なるフロンティア

燃料電池技術は1900年代初頭から研究されてきました。しかし、大規模にこの技術を採用できる段階に達したのはつい最近です。水素燃料電池は何をもたらすのでしょうか？

簡単に言えば、100〜200マイルごとに充填する必要のない、リフィル可能な燃料電池で電気モーターを駆動する消費者向け車両が実現し、ゼロエミッションで走行できます。ここでの鍵は、グリーンエネルギーから環境に優しい輸送を提供する能力です。しかし、これが真に実装されるまでにはまだ多くの課題があります。

まず、詳しく見ていきましょう。水素燃料電池技術とは一体何？

燃料電池は、バッテリーのように電流を供給します。しかし、エネルギーを蓄えるバッテリーとは異なり、燃料電池は自ら電気を生成します。水素が供給源となり、電気化学プロセスで酸素と反応して電荷を形成。この電気で車両を駆動します。燃料電池は、石油を燃料源とする燃焼系の代替とは異なり、水と熱のみを廃棄物として排出します。

バッテリー電力が今のところ勝っているように見えますが、専門家は燃料電池が最終的にバッテリーを上回ると予測します。部分的には、バッテリー電力ほど環境に悪影響を与えないからです。

Co、Li、Cu、Niなどの金属採掘は、労働者と環境の安全にとって常に懸念事項です。リサイクルもCO2を生成し、環境に有害。一方、電気自動車も環境に悪影響を与えます。排ガスは出さないものの、有毒ガスを出すバッテリーを使用します。

テスラの共同創業者兼CEO、イーロン・マスクは水素燃料電池を「途方もなく愚か」「ゴミの塊」と酷評。しかし自動車業界は異議を唱えます。KPMGが2017年に実施した上級自動車幹部1,000人への調査では、水素燃料電池が電気自動車より優れた長期的未来を持つと判明。報告書によれば、「バッテリー電気自動車はインフラ課題で失敗する一方、燃料電池電気自動車（FCEV）が電気モビリティの真のブレークスルーと見なされる」とのこと。

水素燃料電池のメリットは？

• 水素燃料電池は有害な排出がなく、化石燃料代替として持続可能な燃料。
• 水素燃料電池車は電気自動車の充電より速く給油可能——約3〜5分。
• 水素を燃料源とする車は電気自動車よりはるかに長距離走行可能。航続距離は約300マイル（約480km）。
• 水素燃料電池は高効率で、デバイスにより多くの電力を生成可能。

しかし、水素燃料電池技術の採用には重大な障壁があります。

水素燃料電池の障壁：

• 水素ステーションがまばらで容易には利用できない。大規模にこれらの車両を支えるインフラが整っていない。
• 最大のハードルの一つはコスト。技術自体が決して安くない。
• 水素は容易に入手できるが、貯蔵と輸送が困難。また水素は高可燃性ガスで、安全な輸送・貯蔵にはコストがかかる。

バススポンジ技術：潜在的なブレークスルー？

ノースウェスタン大学（エバンストン）で開発された新技術が、水素の安全な貯蔵における潜在的ブレークスルーになる可能性があります。バススポンジ技術、別名製品NU-1501は、より低圧力・低コストで大量のガスを保持・放出できます。

なぜユーザーは水素燃料電池技術を選ぶべきか？

ヨーロッパで燃料電池採用促進の最前線にいるドイツ・Wenger Engineering Gmbhのジェネラルマネージャー、David Wenger氏は「バッテリー電力がすべての解決策ではない。大都市に住む人々は、電気自動車の充電が非常に難しいと感じるでしょう。水素への移行は遅いが確実で、2030年までにはドイツの車とトラックの約5%が燃料電池駆動になると予想します」と語ります。

Kalghatgi教授によれば、この技術の主な問題は流通と貯蔵、すなわち車両がある場所にどう届けるかです。しかし、バススポンジ技術が相当役立つ可能性があります。

同氏はまた、風力や太陽光など再生可能エネルギーが電力のより一般的な源になるにつれ、余剰電力が生じる時が来ると指摘。この余剰電力をバッテリーに蓄えるのではなく水素生成に使い、必要な場所に届けられます。要するに、輸送用水素は現在無駄になっている再生可能電力も活用できるのです。