研究者は、触媒によって変換された液体を使用し、温室効果ガス排出ゼロの水素ベースの自動車燃料システムを開発しています。このアプローチはまだ研究中ですが、触媒の耐久性や水素製造の環境への優しさなどの課題に直面しており、再生可能エネルギーに対する政治的支援を見つける必要性が浮き彫りになっています。
スウェーデンのルンド大学の研究者は、温室効果ガスの排出を最小限に抑え、循環的に動作する革新的な車両燃料システムを開発しました。このシステムは、固体触媒と組み合わせると自動車用の水素燃料に変換される独自の液体を利用します。使用後は車の燃料タンクから使用済み液を取り出し、水素を充填して再度使用できます。このプロセスにより、環境への影響を大幅に軽減する閉ループ システムが作成されます。
ルンド大学の研究者は、この方法の有効性を 2 つの研究論文で実証しており、まだ基礎研究段階にありますが、将来的には効率的なエネルギー貯蔵システムとなる可能性を秘めています。
ルンド大学化学科教授で論文著者の一人であるオラ・ウェント氏は、「少なくとも公表された研究結果によれば、我々の触媒は現在入手可能な触媒の中で最も効果的な触媒の１つである」と述べた。
気候への影響への取り組みと水素の探索
化石燃料からの CO2 排出量を削減するには、気候への影響を軽減するためのエネルギーの生産、貯蔵、変換の代替方法を見つけなければなりません。そのようなアプローチの 1 つは、多くの議論になっている水素ガスであり、これが将来のエネルギー貯蔵の解決策であると多くの人が信じています。自然は化学結合にエネルギーを蓄えており、水素ガスはその重量に比べて最も高いエネルギー密度を持っています。しかし、ガスは処理が難しいため、今日のガソリンスタンドで供給されるのとほぼ同じ方法で、ポンプを介して供給できる水素を充填した液体燃料を検討しています。
LOHC (液体有機水素キャリア) として知られるこの概念は新しいものではありません。現在の課題は、液体から水素を抽出できるできるだけ効率的な触媒を見つけることです。
このシステムは、水素を「充填」した液体を使用することを目的としています。液体は固体触媒を介してポンプで送られ、水素が抽出されます。これは燃料電池（化学燃料を電気に変換）で使用でき、「使用済み」液体はパイプで別のタンクに送られます。排出されるのは水だけです。
使用済みのフルードはガソリンスタンドに捨てて、新しいチャージされたフルードを充填することができます。それは、今日の製油所と同等の大規模な物質の生産を意味する可能性がある。
研究者らは液体中の水素の99％以上を変換し、その燃料をバス、トラック、飛行機などの大型車両で使用できるかどうかを計算している。
「大きな燃料タンクを使えば、おそらくディーゼルのタンクを使った場合とほぼ同じ距離を移動できるでしょう」とオラ・ウィンター氏は言います。 「また、圧縮水素と比較して約 50% 多くのエネルギーを変換できます。」
コンポーネントと課題
この研究で使用された液体は、イソプロピル アルコール (スクリーン クリーナーの一般的な成分) と 4-メチルピペリジンでした。これはちょっとうますぎると思いませんか?はい、少なくとも現時点ではいくつかの課題があります。 1 つは、触媒の寿命が非常に限られているということです。もう 1 つの課題は、触媒のベースとなっているイリジウムが貴金属であることです。
「しかし、私たちは各車に約2グラムのイリジウムが必要だと推定しています」とオラ・ウェント氏は語った。 「これは、同様に貴金属であるプラチナ、パラジウム、ロジウムを約3グラム含む、今日の排気浄化触媒コンバーターに匹敵します。」
これは基礎研究に基づいた技術的解決策です。最終製品を生産する決定が下された場合、研究者らは、経済的に実現可能で社会的に興味深いものであれば、そのコンセプトは10年以内に実現できると考えている。
もう 1 つの問題は、水素をどのように製造するかです。現在、ほとんどの水素製造は気候に優しいものではありません。次に、効率的な方法で水素を貯蔵し、輸送する必要がありますが、今日ではそれはそれほど簡単ではありません。さらに、圧縮水素燃料の使用にはリスクがあります。ルンド大学の研究者たちは、自分たちの方法でこの問題を解決したいと考えています。
「現在、水素の98%は天然ガスから生成される化石水素です。副産物は二酸化炭素です」とオラ・ウィンター氏は述べた。 「環境の観点から見ると、鉄鋼、バッテリー、燃料用の水素の製造に天然ガスが使用されるのであれば、この概念は意味がありません。」しかし、再生可能エネルギーを利用して水を水素と酸素に分解し、「グリーン水素」を生成する方法について、現在多くの研究が行われていると同氏は説明した。
同時に、より低コストを必要とする再生可能で気候に優しい代替手段を定着させるには、政治的決定を下す必要があります。これ。同氏は、「再生可能エネルギーは地中から掘り出すエネルギーには太刀打ちできず、コストは輸送費がほぼ唯一であり、化石燃料についても同様だ」と結論づけた。
参考文献: Kaushik Chakrabarti、Alice Spangenberg、Vasudevan Subramaniyan、Andreas Hederstedt、Omar Y. Abdelaziz、Alexey V. Poluke ev、Reine Wallenberg、Christian P. Hulteberg、および Ola F. Wendt が、2023 年 7 月 27 日に Catalies Science and Technology に論文を発表しました。支持されたクランプ状の配位イリジウム触媒を介して連続的に流れる 4-メチルピペリジン。」
土井:10.1039/d3cy00881a
「液体有機水素キャリアから実用的なオンボード水素を生成する連続フロー反応器でのイリジウム触媒脱水素化」、Alexey V. Polukeev、Reine Wallenberg、Jens Uhlig、Christian P. Hulteberg、Ola F. Wendt、2022 年 3 月 9 日、ChemSusChem。
土井:10.1002/cssc.202200085
コンパイルされたソース: ScitechDaily