とても魔法のようです！こういう車は「それ」を吸って純水を排出するんですか？

この記事の専門家：Qi Liya、北京大学博士、ハーバード大学客員研究員

最近、冬季オリンピックの開会式で聖火の点灯に誰もが感動したに違いありません。この先進的な照明は中国人の究極のロマンです。

でも、ご存知ですか？小さなトーチが集まっているだけのように見えますが、実はその背後には多くの「ブラックテクノロジー」が隠されています。

これまでのオリンピックではトーチ燃料として大量の液化天然ガスやプロパンガスが使用されていましたが、今回の冬季オリンピックのトーチは水素エネルギーを燃焼させ、冬季オリンピック史上初めて二酸化炭素排出量ゼロを達成しました。

開会式でオリンピックの聖火に灯るトーチや、オリンピック競技会場内を巡回する1,100台以上のバスなど、あらゆるところで「水素エネルギー」が効果的に活用されています。

水素エネルギーとは何ですか？ Torch で使用されるのはなぜですか?なぜ車にも使えるのでしょうか？今日は一緒に学んでいきましょう。

冬季オリンピックのトーチはなぜ水素エネルギーを使用するのでしょうか?

水素エネルギーは、本質的に私たちの生活にさまざまなエネルギーを供給する一種のエネルギーです。この観点から見ると、水素エネルギーの役割は、ガソリンや天然ガスなど、生活の中で一般的な従来のエネルギー源の役割と同じです。クリーンで効率的であることから、「21 世紀のグリーン エネルギー」として知られています。

水素エネルギーの主な3つの特徴は、エネルギー密度が高く、エネルギー源が広く、クリーンで低炭素であることです。

同じ理想的な条件下では、石炭を例にとると、1 kg の水素によって放出されるエネルギーは 1 kg の石炭の約 5 倍になります。同時に、水素エネルギーには幅広い供給源があります。石炭、石油、天然ガスなどの化石エネルギーや産業副産物ガスの改質によって得られるほか、水の電気分解によって直接生成することもできます。水素エネルギーはクリーンかつ低炭素のエネルギー源です。最終的な燃焼生成物は水であり、従来のエネルギーのように大量の汚染物質や温室効果ガスを排出することはありません。

そのため、北京冬季オリンピックの聖火は、水素燃料自体が低温でも燃え続けることができるだけでなく、水素エネルギーがクリーンであり、燃焼時に排出物がゼロであるという理由から、水素エネルギーを選択しました。

また、冬季オリンピックの聖火の炎の色については、水素は空気中では水色の炎として燃えますが、自然環境では肉眼ではほとんど見えません。この目的のために、研究者たちは数十種類の炎の色を開発し、最終的に黄色っぽい色に落ち着きました。

水素エネルギーは、聖火に加え、冬季オリンピックのバスにも広く利用されている。新エネルギー車の代表格である燃料電池車は、水素エネルギーを動力として利用します。

純粋な電気自動車と比較して、水素自動車の利点は何ですか?

水素燃料電池車は水素燃料電池で動く車です。水素と酸素の化学反応により大量のエネルギーが生成され、車両に継続的な動力源が提供されます。

従来の自動車と比較して、水素燃料電池自動車は燃料補給時間が短く、エネルギー密度が高く、排出物は水のみであるため、真にゼロ汚染とゼロ炭素排出を実現できます。

ニュースのスクリーンショット

水素燃料電池車とは水素燃料電池で動く車を指し、純電気自動車とはリチウムイオン電池で動く車を指します。搭載バッテリー、コスト、パフォーマンスなどの点で、両者の間には大きな違いがあります。

バッテリーの観点から見ると、水素燃料電池は本質的に発電装置です。車の電力がなくなったら、水素を追加することで発電し、いつでも車のエネルギーを補充することができます。これは、車にガソリンを追加するのと似ています。リチウム電池はエネルギー貯蔵装置です。バッテリーパック内のエネルギー量によって、車が走行できる距離が直接決まります。バッテリーパックの電力がなくなると、バッテリーパックに電気を再び蓄えるのに時間がかかります。したがって、水素燃料電池自動車は、純粋な電気自動車よりも速く充電でき、より長い距離を走行できます。

自動車コストの観点から見ると、リチウム電池は比較的単純で、技術も比較的成熟しており、低コストで大規模生産が達成されています。しかし、燃料電池車は技術的に難しく、主要材料は依然として輸入に頼っており、水素燃料補給ステーションのコストはリチウム電池充電ステーションのコストよりもはるかに高い。したがって、純粋な電気自動車はコスト面でより多くの利点があります。

作業員が車両に水素を補給している。画像出典: 北京2022冬季オリンピック・パラリンピック組織委員会ウェブサイト

環境保護の観点から見ると、水素燃料電池自動車と純電気自動車はどちらも環境に優しく、炭素排出量が少ない自動車です。水素燃料電池自動車の排出物は水です。バッテリー電解液の不適切な取り扱いにより環境汚染を起こしやすい純粋な電気自動車と比較すると、水素燃料電池自動車はより環境に優しく環境に優しい自動車です。

また、水素燃料電池車は運転時に高圧ガスボンベを搭載する必要があり、衝突時や水素補給時に水素漏れが発生しやすく、安全上のリスクが高まります。低温では、純粋な電気自動車用バッテリーの電解質性能が低下し、バッテリーの内部抵抗が増加します。低温では、水素燃料電池車は純粋な電気自動車よりも性能が優れています。

全体的に見ると、水素燃料電池車と純電気自動車はそれぞれ長所と短所があり、基本的に両者は補完性と共通の発展の傾向を示しています。

水素エネルギーには他にどのような応用分野がありますか?

水素エネルギーは、その本質的な安全性と貯蔵・輸送の難しさから、生活の場では広く利用されていません。

私たちがよく知っている水素自動車のほかにも、水素エネルギーは、主に、民生用小規模燃料電池発電所、商用小規模燃料電池発電所、燃料電池ドローンなど、日常生活におけるいくつかの小規模な民生・商用エネルギー供給システムで使用されています。

科学技術の継続的な進歩により、水素エネルギー技術はますます成熟し、私たちの生活にますますクリーンな助けをもたらすと信じています。

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