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水素が未来エネルギーの切り札として注目されている理由とは!?

 

「地球上でいちばん軽い気体はなにか?」
 
この問題は中学校で習う理科の内容なのですが、答えられる人はどのくらいいるでしょうか?
 
答えは「水素」です。
 
子供のころは簡単でも、大人になるとすっかり忘れてしまったことは多いですよね。
 
水素は無色無臭の気体で、わたしたちの身近では水素としてではなく、酸素と結合した水として存在します。
 
今この水素が持続可能な社会の実現に向けての「未来エネルギーの切り札」として注目されているのです。

 

持続可能な社会とは、「地球環境や自然環境が適切に保全され、将来の世代が必要とするものを損なうことなく、現在の世代の要求を満たすような開発が行われている社会。」

 

本記事ではその理由を探っていきましょう。

 

 

水素ってなに?

まずは水素にまつわる3つの特徴を紹介します。

 

 宇宙全体の約70%に相当する物質


宇宙の7割が水素で作られているのは知っていましたか?

宇宙は約150億年前に起こった大爆発「ビックバン」によって誕生しました。

その際にできたのが最初の原子「水素」なのです。

また水素は宇宙一小さい物質でもあり、そのサイズは体の細胞に入りこめるほど小さく、この性質はあとに解説する水素水と結びつきます。

 

 金属と塩酸から水素は作られる


ここでも理科の実験を思い出してみましょう。

 

水素は様々な方法で作れることが分かっていますが、この項目ではシンプルな方法を紹介します。

 

①金属に塩酸をかけることで水素を発生させる。

  ここでいう金属とは鉄や亜鉛、アルミニウムが代表例です。

 

②発生させた水素は「水上置換法」を用いて集めます。

 水上置換法とは図のような気体の収集方法のひとつで、水に溶けにくい水素の特徴を利用して、ビーカーの上に水素を集める方法です。

 

 空気の中でいちばん軽い気体


水素は地球上でいちばん軽い気体です。

 

その重さは空気と比べると14分の1しかなく、その軽さゆえに単体では地球上にはとどまれないほど。

 

わかりやすい例ですと、地球を覆う広大な海は、単体では存在しにくい水素が酸素とくっついて水に変わったものです。

 

空気よりも軽いので、中を水素でいっぱいにした風船は空に向かって飛んでいってしまいます。

 

水素が使われている身近なモノ

水素の特徴が分かってきたところで、実際に水素が使われている具体例を見ていきましょう。

 

 二酸化炭素が出ない水素自動車


現在のガソリン自動車は、二酸化炭素の排出や石油エネルギーの減少といった問題を抱えています。

この問題の解決の糸口として注目されているのが「水素自動車」です。

 

日本では2014年にトヨタ自動車が世界初の水素自動車『MIRAI』を発売しています。

 

一般的な自動車と比べて、水素自動車には以下のような特徴があります。

 

・ガソリンエンジンではなく、水蒸気を燃料として使っている。
・走行時に排出するのは水蒸気で、二酸化炭素がでないので環境にやさしい。
・燃料は水素ステーションで補給する。

 

水素自動車は「価格が高い」「ステーションの数が少ない」など課題はありますが、技術が進めば今以上に普及していく可能性があると言えます。

 

 健康に対する可能性と研究


今の時点では正確な科学的根拠は把握できていませんが、日本では食品添加物として2014年に酸化防止のために飲料への食品添加物SRAS(概して安全とみなせる)に認められています。

参考リンク:ウェキペディア

 

話題の水素社会とは

日本はいつか枯渇すると言われる、石炭や石油に依存した国と言えます。

 

水素社会とはこの問題を解決するために、車の燃料や電気や熱を生み出すためのエネルギーとして水素を利用する社会のことです。

 

前提として、現在のエネルギー源として使われている「石油」や「石炭」の化石燃料は以下の問題があります。

・地球に有害な二酸化炭素が発生してしまう
・いつかは無くなってしまう、限りある資源

 

近年ニュースや新聞で報じられているとおり、二酸化炭素の増加と密接な関係にある地球温暖化が、気候変動や伝染病の蔓延、動物や植物など生態系を狂わせてしまうことが地球規模の問題となっていますよね。

では水素をエネルギーとして使うとどうなるか?

・水素は利用時に水しか排出しないので、二酸化炭素の発生をゼロに抑えることができる。
・水を電気分解したり、天然ガスや廃プラスチックから作ったりと様々な資源から生み出せる。

 

この2つの特徴から、水素を太陽光や風力、地熱などを使って生産できるようにするのが理想的だと言われています。

 

また地球温暖化の問題を解決する「脱炭素化」への取り組みの中で、水素産業を2050年には今の利用量200万トンの10倍に値する、年2000万トンに引き上げることを目指しています。

 

水素社会の実現がわたしたちの生活・地球環境にどのような影響をあたえるのか、今後も注目していきたいですね。

 

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  この記事について(著者情報)

 金属リサイクルの専門家として金属スクラップを取り扱う神田氏と山崎氏が解説しています。

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