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zoom RSS 来月燃料電池車販売開始。水素社会を実現するために必要かもしれない危ない物質とは?

<<   作成日時 : 2014/11/21 10:31   >>

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★科学★
問題:すでにお聞き及びのとおり、トヨタは2014年12月15日に燃料電池車MIRAIを発売すると発表しました。燃料電池車は、水素を燃料とし、空気中の酸素と反応させて電気を作るらしい。エンジンは使わず、モーターで推進力を得るそうです。
■水素が燃えると酸素と結合して水ができるそうです。二酸化炭素は排出されません。原理としてはいちばん清潔な燃料です。
■現在主流で使われている化石燃料はすべて運搬と貯蔵が容易だそうです。石炭・石油・天然ガス。それぞれ運搬と貯蔵の方法が確立しています。二酸化炭素を排出してしまう燃料ではありますが、この便利さは捨てがたい。
■二酸化炭素を排出しない点では優等生の水素ですが、運搬・貯蔵の方法は確立していないようです。常温で気体である水素をそのまま運搬したり、貯蔵したりすれば、とんでもないコストがかかります。そこがいまのところの問題点らしい。効率良く運搬とか貯蔵ができるようになれば、将来は燃料の主流になるかもしれません。水素社会という言葉もあるようです。もし水素だけがエネルギー源となるような社会が実現すれば、それ以降、二酸化炭素による温室効果は増大しないのかな。温暖化が進まず、安定した気象が保たれるのかもしれません。
■水素社会の実現をめざすべく、現在、水素の輸送・貯蔵方法がさかんに研究されているようです。その有力な1つの方法では意外なことにヤバイ薬品が使われているそうです。その薬品を使うと水素は体積を減らして運搬しやすく、貯蔵しやすくなるらしい。ではそのヤバイ薬品とは次のどれでしょうか? (ヤバイ薬品は無いかもしれませんし、複数かもしれません)
[い]シンナー(トルエン)
[ろ]覚醒剤(メタンフェタミン)
[は]酒(エチルアルコール)
[に]LSD(リゼルギン酸)
[ほ]MDMA(アンフェタミン)
(答えはずっと下↓ スクロールして下さい)

























★科学★
正解:[い]シンナー(トルエン)
説明:水素が扱いにくいのは、常温常圧で気体だから。体積がでかい。輸送にも貯蔵にも物凄いスペースが必要になります。
■水と水蒸気では1700倍も体積が異なるらしい。タービンを回す力として水蒸気が使えるとしても、水蒸気として運搬するより水として運搬し、必要に応じて水蒸気を発生させるほうが効率がいいでしょう。
■同様に水素も体積を減らして運搬や貯蔵を行ない、必要に応じて水素ガスに戻してやれれば好都合です。そのために使われるのがトルエンの分子らしい。
■トルエンの分子は、常温常圧で無色透明の安定な液体だそうです。Wikipediaによれば、トルエンには揮発性があり、引火性があるらしい*3。まぁ、工業で使われる場合は、素人が扱うわけではないので大丈夫なのかな。
■トルエンの分子と水素分子を結合させます。ニッケル触媒によって200度Cぐらいで反応し、メチルシクロヘキサン分子という形になるそうです。この長い名前の分子は、常温常圧で安定な液体だそうです。劣化することなく水素を長期間保存することもできるらしい。気体だった水素は、液体になって500分の1のサイズまで体積が縮小するようです。
■5万トン級のケミカルタンカーにメチルシクロヘキサンを積み込んで輸送すれば、燃料電池車50万台分を満タンにできるだけの水素が運べるらしい。なかなか効率がいいようです。
■水素を取り出すときには、白金などの触媒が詰まった反応管を通して水素ガスを放出せさるらしい。このときには350度Cほどの熱を加える必要があるとのこと。
■分離されたトルエンは回収して再利用できるようです。白金などの触媒は1〜2年は連続使用できるとか。効率が落ちてきたら交換するらしい。白金などは回収して再利用されるとのこと。
■トルエンを利用する方法以外にも、水素の体積を減らす方法がいろいろ研究されているらしい。いちばん単純なのは水素を冷やして液化してしまうことだそうです。−253度Cという超低温にする必要はあるものの、体積は800分の1になるとのこと。
■いますぐ燃料電池車MIRAIを手に入れようとすると、700万円以上の価格であり、補助金を利用しても500万円以上は支払うことになるようです。まだまだ高価です。でも、東京五輪の年、2020年には年間5万台ほどが日本国内で販売され、2030年には40万台という予測もあるらしい*3。ひょっとしたら、トルエンは将来を支える物質の1つになっていくのかもしれません。
◆参考*1:HP「こんなにある 依存性薬物の種類」
http://www.ask.or.jp/yakubutsusort2.html
◇*2雑誌「ガソリンと同じように「水素」が貯蔵・輸送されるようになる」Newton (ニュートン) 2014年 8月号36〜37頁、ニュートンプレス
◇*3HP「トルエン - Wikipedia」
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%88%E3%83%AB%E3%82%A8%E3%83%B3
◇*3HP「燃料電池車市場、2020年には年間5万台規模の予測 経済効果は約8千億円 | ニュース | 環境ビジネスオンライン」
http://www.kankyo-business.jp/news/009198.php

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コメント(8件)

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水素燃料のトヨタ!「新城ラリー」(長篠合戦のところ)で豊田章男社長は"水素燃料自動車を初見参してる"

ラリーの観客は、まあまあ〜社長の道楽なんかな〜ぐらいの見学でございますねぇ(笑)
sadakun_d
2014/11/21 10:51
コメントをありがとうございます。

 創業者に血でつながる社長が道楽でラリーをやっている…どうしてもそう見られてしまいますよね。
 でも製作者の親分が利用者の目を持っているという点では、評価されてもいいのかも。少なくともラリーで勝てるかどうかの判断はつきそうですよね。
(^^;)
sadakun_d様<素町人
2014/11/21 16:11
長距離は燃料電池車で、近くは電気自動車・・・などという棲み分けが出来そうですね。
次は、全自動の自動車(ロボットカー)が出来ることでしょうか。
ねこのひげ
2014/11/24 05:32
コメントをありがとうございます。

 アメリカに於いては、日産の電気自動車は、テスラよりもわずかに売れているという話を聞いたことがあります。ただし、どちらも数百台ぐらいとのこと。どっちもこれからが勝負なのかな。
 現在の仕組みの中では、電気自動車のほうが社会や個人が負担するものは少ないという話も聞きます。
 ただし、未来が水素社会になれば、温暖化の進行はかなり緩くなるとも聞きます。全体として考えたときには水素自動車にも大きな長所が出てくるのかな。
(^^;)
ねこのひげ様<素町人
2014/11/24 08:34
お疲れ様です。
適当にネットサーフィンから来ましたw
トルエンは化学実験において、ごくごく一般的な汎用溶媒なのでそれが利用されることに驚いてます。
本記事ですが、詰まる所、トルエンが水素を運搬する役割(水素貯蔵合金のような?)をなしているということですかね。
化学者の私の経験から言わせていただくと、なかなか効率の悪いことをしているなぁという印象です。
というのも、ベンゼン環を水素化するエネルギーやら触媒やらをトータルコスト面で鑑みたときに、割に合うのか甚だ怪しいからです。

まぁ今後、もっと我々の納得のいく、水素の利用方法を期待します(カーボンナノチューブCNTの動向が気になるところです)。
以上。

2014/11/25 00:51
コメントをありがとうございます。

 トルエンを利用する方法はあまり効率がよくないというご意見ですね。なるほど。
 カーボンナノチューブを使う方法が有望かもというHPもあるようですね。
 われわれ利用者としては、どんな方法でもいいので、低い費用と高い安全性で水素を確保したいものです。
 もし実現できれば、温暖化とか、それにともなう異常気象とか、農作物の収穫量や漁獲量の不安定とか、それにともなう国際政治上の問題からは免れることができるのでしょう。
 科学者・技術者諸兄諸姉の奮闘に期待します。
(^^;) 
J様<素町人
2014/11/25 09:34
カーボナノチューブ❗

http://www.meijo-nano.com/about_us/outline.html

名城大学の飯島教授ですけど(ノーベル物理の候補)
sadakun_d
2014/11/27 21:54
コメントをありがとうございます。

 名古屋の学者には元気な人が多いのかな。頑張って、水素社会を実現してほしいものです。残念ながら、素町人の目の黒いうちには難しいかもしれませんけど。
(^^;)
sadakun_d様<素町人
2014/11/28 10:43

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