エネルギー貯めるいろんな方法を比較 -その１

前回のポストでは、エネルギーキャリアとしての水素に触れました（エネルギーを運ぶ：エネルギーキャリアとして水素？参照）。簡単にまとめておきますと、

• 再生可能エネルギーを利用できる場所・時間（エネルギー供給地）と、我々がエネルギーを使う場所（エネルギー需要地）には差異
• 需給ギャップを埋めるため、再生可能エネルギーで発電した電力を一度他のエネルギー形態へ変換し、貯蔵する、もしくは需要地へ輸送するという考え
• 重量当たりのエネルギー量で見た場合、水素はかなりエネルギー密度が大きく魅力的な物質
• しかし、水素の沸点は20.5 [K]（＝マイナス253度）と低く、標準状態で気体状態（＝運びにくい）

では他の物質を使うか、、、というと、簡単にそうはなりません。というのも、「水素」は作り方、使い方という点でも、優れた特徴を有します。例えば、以下が挙げられます（それぞれ、他のポストで詳述する予定です）。

• 作り方：水素は様々な方法で作ることができる
• 使い方：様々な化学反応の原料としても使える
• 使い方：燃料電池の原料として発電に使える
• 使い方：火力発電の燃料として利用することもできる

ですので他のエネルギーキャリアを考える場合でも、水素を軸に考えることが多いです。

水素および水素ベースのエネルギーキャリアについて、ここから見ていきます。いかにその体積重量密度を小さくするか、を考えます。

水素のままなんとか小さくする＝圧縮する（＝加圧）、液体にする（＝冷却）

水素を圧縮する場合、350気圧とか700気圧とかの高圧に押し込みます^[1]。この時にカギとなる技術は、その高圧に耐える材料で容器をつくること、です。水素の場合には、水素脆化の問題もあるので、容器に求められる要求は非常に高いです。トヨタ自動車のMIRAIでは、高圧水素タンクが搭載されていますね^[2]。液化した場合、水素のエネルギー密度は2.8 [kWh L^-1]および39.4 [kWh kg⁻¹]となります^[3]。水素を沸点（＝約-253度）以下に保つことが必要であり、技術的なハードルが大きいです。

日本では、液化水素の海上輸送をすることで、オーストラリアから水素を持ってくることを検討しています。技術研究組合CO₂フリー水素サプライチェーン推進機構 (HySTRA)と呼ばれ、豪州と日本におけるパイロット水素サプライチェーン実証事業が進められています^[4,5]。

その他の方法については、次回以降のポストでまとめていきます。

参考文献

1. U.S. Department of Energy, “Physical Hydrogen Storage”, https://www.energy.gov/eere/fuelcells/physical-hydrogen-storage (accessed on 2020/03/27)
2. トヨタ自動車, “スペック・装備” https://toyota.jp/mirai/spec/ (accessed on 2020/03/27)
3. E. Akiba, 本燃焼学会誌 2011, 53, 16.
4. 川崎重工業株式会社, “世界初、液化水素運搬船「すいそ　ふろんてぃあ」が進水(Online)”, https://www.khi.co.jp/pressrelease/detail/20191211_1.html (accessed on 2020/03/27).
5. 技術研究組合 CO₂フリー水素サプライチェーン推進機構, https://www.hystra.or.jp/about/ (accessed on 2022/02/03)