水素とは何ですか。水素は本当に気候変動の解決策になり得るのでしょうか?

水素、または H₂ は、米国、カナダ、欧州の政府として最近大きな注目を集めています。 押して切る 彼らの温室効果ガスの排出量。

しかし、H₂ とは一体何でしょうか?本当にクリーンな電源なのでしょうか?

私が専門としているのは H₂ 製造技術の研究開発. 。将来、私たちの生活においてより大きな役割を果たす可能性がある、この多用途の化学物質に関する重要な事実をいくつか紹介します。

では、水素とは何でしょうか？

水素 です 宇宙で最も豊富な元素, しかし、非常に反応性が高いため、自然界ではそれ自体は見つかりません。代わりに、通常、水、天然ガス、石炭、さらには植物や人体のような生物物質中の他の原子や分子に結合します。

ただし、水素は分離できます。そして、H2 分子はそれ自体で、非常に効果的なエネルギー伝達体として強力な威力を発揮します。

それはすでに 産業で使用されている 製造する アンモニア, メタノール そして 鋼鉄 そしてで 精製 原油。燃料としてエネルギーを貯蔵し、バスやバスなどの車両からの排出ガスを削減できます。 貨物船.

水素は、石炭や天然ガスの発電所よりも温室効果ガスの排出量が少ない発電にも使用できます。そのポテンシャルにますます注目が集まっているのが、 私たち。政府が新しいルールを提案 そのためには既存の発電所が二酸化炭素排出量を削減する必要があるだろう。

H₂ は貯蔵できるため、風力や太陽光などの再生可能電源に伴う断続的な問題の解決に役立つ可能性があります。既存の発電所で天然ガスと混合して、発電所の排出量を削減することもできます。

発電所で水素を使用すると、混合または単独で水素を使用すると二酸化炭素排出量を削減できます。 特殊タービン, 、または 燃料電池, 、H₂ と酸素、または O₂ を消費して、電気、熱、水を生成します。しかし、通常は完全に CO₂ フリーではありません。その理由の一部は、水や天然ガスから H₂ を分離するのに多大なエネルギーが必要なためです。

水素はどのようにして生成されるのでしょうか？

H₂ を生成するには、いくつかの一般的な方法があります。

• 電解 電流を使用して水 (H₂O) を H₂ と O₂ に分解することで水素を分離できます。

• メタン改質 蒸気を使用してメタン、つまり CH₄ を H₂ と CO₂ に分解します。この分割プロセスには、酸素と蒸気、または CO₂ も使用できます。

• ガス化 炭化水素ベースの材料を変換します。 バイオマス, 、石炭、さらには 都市廃棄物 – 合成ガス、つまりそれ自体を燃料として、または化学物質や液体燃料を製造するための前駆体として使用できる H₂ 豊富なガスに変換します。

それぞれに利点と欠点があります。

緑、青、灰色 – 色は何を意味するのでしょうか?

水素は、どの程度クリーンであるか、つまり CO₂ が含まれていないかを色で表すことがよくあります。一番きれいなのは、 緑色の水素.

緑のH₂ 風力、太陽光、水力などの再生可能エネルギー源を利用した電気分解を利用して製造されます。グリーン水素は完全に CO₂ フリーですが、高価であり、 1キログラムあたり4ドルから​​9ドル （1 ポンドあたり 2 ～ 4 ドル）水を分解するには高いエネルギーが必要となるためです。

他のエネルギー消費量の少ない技術は、より低コストで H2 を生成できますが、それでも温室効果ガスを排出します。

グレーH₂ 最も一般的な種類の水素です。天然ガスからメタン改質して作られます。このプロセスでは二酸化炭素が大気中に放出され、次のような費用がかかります。 1 キログラムあたり 1 ～ 2.50 ドル (1ポンドあたり50セント-1ドル)。

灰色の水素の CO₂ 排出が捕捉され、大気中に放出されないように閉じ込められた場合、 青い水素. 。コストは高くなります。 1 キログラムあたり 1.50 ～ 3 ドル 天然ガスの生産には 70 セント (1 ポンドあたり 1.50 ドル) のコストがかかりますが、天然ガスの生産と輸送の際に温室効果ガスの排出が漏れる可能性があります。

別の代替案は、 ターコイズ水素, 、再生可能資源と非再生可能資源の両方を使用して生産されます。再生可能資源は、変換するためのクリーン エネルギーを提供します メタン – CH₄ – H₂ と固体炭素へ, 、捕らえて貯蔵しなければならない二酸化炭素ではなく。このタイプの 熱分解技術 まだ新しいので、価格は次のとおりです。 1 キログラムあたり 1.60 ドルと 2.80 ドル (70 セント - 1 ポンドあたり 1.30 ドル)。

今すぐ化石燃料の灯りを消せるでしょうか?

95%以上のH₂ 米国で生産された 現在も温室効果ガスを排出している天然ガスから作られた灰色の水素です。

H₂ が電力産業やその他の用途 (輸送、加熱、産業プロセスなど) の天然ガス代替として増加できるかどうかは、グリーン H₂ を生成する電気分解のための低コストの再生可能エネルギーの利用可能性にかかっています。

それはまた、 パイプラインやその他のインフラの開発と拡張 H₂ を効率的に保管、輸送、分配します。

インフラストラクチャがなければ、H₂ の使用は急速に拡大しません。「鶏が先か、卵が先か」の現代版です。 H₂ 生産に化石燃料を継続的に使用すると、H₂ インフラへの投資が促進される可能性がありますが、化石燃料の使用により温室効果ガスが放出されます。

水素の将来はどうなるでしょうか?

緑と青の水素ですが プロジェクトが浮上している, 、今のところ小さいです。

欧州の温室効果ガス排出制限や2022年の米国などの政策 インフレ抑制法, は、H₂ 1 キログラムあたり最大 3 ドル (ポンドあたり 1.36 ドル) までの税額控除を提供しており、よりクリーンな水素の競争力を高めるのに役立つ可能性があります。

水素需要は次のように予測されています 2倍から4倍まで増加する 2050 年までに現在のレベルになる。グリーン H₂ を実現するには、電力部門に直接電力を供給する新しい太陽光発電所、風力発電所、その他の再生可能エネルギー発電所の建設と同時に、大量の再生可能エネルギーが必要になります。

グリーン水素は有望なトレンドではありますが、世界のエネルギー需要とカーボンフリー エネルギー目標を達成するための唯一の解決策ではありません。持続可能な方法で世界のエネルギー需要を満たすには、再生可能エネルギー源と、青、緑、ターコイズなどのクリーンな H₂ の組み合わせが必要になる可能性があります。