最近、水素はその一つと考えられています。自動車だけでなく、産業部門全体に電力を供給することができるため、最も有望なエネルギー源です。同時に、その使用は、地球温暖化を引き起こした二酸化炭素を環境に放出しません。しかし、水素には多くの利点があるのなら、今すぐ水素の使用に切り替えてみませんか?これにはいくつかの理由があります。 1つは、このガスの大量生産が、多くの国で壊滅的な速度で毎年減少している淡水不足の問題を悪化させる可能性があるということです.しかし、科学者たちは生産に海水を使用するという別の解決策を提案し、既存の技術的困難を克服する方法についても説明しました。
科学者たちは、海水から水素を生成することを提案しています
エネルギー源としての水素の欠点
水素は理想的な供給源ではないエネルギーには多くの欠点があるためです。例えば、1kgの水素には約4リットルのガソリンに相当するエネルギーが含まれています。しかし、通常の大気圧では、1 キログラムの水素は数百倍の空間を占有します。水素を液化するには、摂氏-253度まで冷却するか、高圧をかける必要があります。
さらに、現在、パイプラインや配電システムがないため、主なエネルギー源として水素にすぐに切り替えることはできません。しかし、水素
現在、電気バッテリーでは供給できない大型車両の最も有望なエネルギー源の 1 つと考えられています。
これらの車両には、トラック、船、さらには飛行機。さらに、水素自動車はすでに人気を集めています。例えば、中国では水素旅客列車の生産が始まっています。そしてイギリスでは、3年前に水素飛行機を作りました。
水素のもう 1 つの有望な市場は、高温燃焼が必要な鉄鋼業などの産業です。
さらに、時間の経過とともに、現在のたとえば、水素市場では、アンモニア肥料の生産に必要です。現在、世界の水素の年間消費量は年間 9000 万トンです。
水素製造の複雑さは何ですか
水素への段階的な移行により、地球温暖化に対処するために必要な二酸化炭素排出量。しかし、そのためには、環境にやさしい方法で水素を製造する必要があります。現在、水素を生成する主な方法は、グリーン、ブルー、グレーの 3 つです。
現在、水素を生成する 3 つの方法のうち、持続可能な方法は 1 つだけですが、非常に高価です。
緑の道は水の電気分解を含みます -DC 電源は、水中にある 2 つの電極に接続されています。その結果、水素がカソードで形成され、酸素がアノードで形成される。ブルー水素は、天然ガスからメタンを水蒸気改質することで生成されます。このような生産は、天然ガスが燃焼されるときと同じ量の二酸化炭素を大気中に排出します。灰色の水素は、他のすべての化石燃料がその生産に使用されるため、水素燃料の最も汚れた供給源と考えられています。
したがって、唯一の最適な地球温暖化対策の解決策は、グリーン水素の生産です。ただし、1 kg あたり 5 米ドルと、グレー水素の 2 倍の費用がかかります。したがって、科学者は現在、グリーン水素のコストを 1 kg あたり少なくとも 1 ドルに削減する方法に取り組んでいます。しかし、問題は高コストだけではありません。
電解槽は、のみで動作するように設計されていますきれいな水。グリーン水素生産の増加は、世界的な淡水不足を悪化させる可能性があります。電気分解で1kgの水素を作るのに、約10kgの水が必要です。国際再生可能エネルギー機関によると、グリーン水素でトラックや主要産業を運営するには、年間約 250 億立方メートルの淡水が必要になる可能性があります。これは、人口 6,200 万人の国の水消費量に相当します。
水素の使用は、水素製造の多くの問題を解決することができます
科学者は、塩水を使用して水素を生成することを提案しています
電極は、水素の電気分解に使用されます。貴金属。海水を使用する場合、陽極で酸素を発生させる放電により、塩水中の塩化物イオンが腐食性の高い塩素ガスに変化します。この塩素は、数時間以内に電極と触媒を腐食します。
メルボルンの RMIT 大学の科学者この問題を解決するために、電極を硫酸塩やリン酸塩などの負に帯電した化合物で覆うことが提案されています。マイナスに帯電した塩素イオンをはじき、塩素ガスの発生を防ぎます。研究者がジャーナル Small で報告しているように、電極は 2 か月間持続し、海水から水素を生成し、目に見える損傷の兆候はありませんでした。
アデレード大学の別の科学者チーム電解槽の設計を変更しました。それらの設置は、カソードではなくアノードで水を分割します。そうすることで、科学者たちは電極を酸化クロムでコーティングしました。これは、塩化物イオンをはじく OH- イオンの泡を引き付けました。調査によると、この装置は海水で 100 時間使用されました。チームはこれをジャーナル Nature Energy で報告しています。
科学者は、塩水から水素を抽出できるようにする既存の電解プラントの変更を提案しています
南京科技の化学エンジニア大学は「車輪の再発明」をまったく提案していませんが、表面にある問題を解決するために第 3 の方法を使用することを提案しています。電極。
彼らの実験では、科学者は電極を囲みました周囲の海水浴からの新鮮な水蒸気だけを通過させる膜。電解槽が淡水を水素と酸素に変換する際に圧力が発生し、より多くの水分子が膜を通過して押し出され、淡水の供給が補充されます。つまり、悪循環が形成され、高圧の発生に追加のエネルギーを費やすことができなくなります。研究者たちはこれを Nature 誌に報告しています。科学者によると、膜淡水化プラントは 3,200 時間稼働しており、損傷の兆候はありません。
提案されたすべての方法は、費用対効果が高く、スケーラブルでなければならないため、追加の研究。しかし、大量の水素製造の主な問題の 1 つが解決できることはすでに明らかです。
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最後に、私たちはそれがかなり可能であることを思い出します近い将来、このガスを生成する必要がまったくなくなるでしょう。一部の科学者によると、地球の内部には大量の水素が蓄えられています。さらに、それが抽出される井戸がすでにあります。これは燃料を得る安価で環境に優しい方法です。
