Fraunhoferがリチウムイオン充電池の10倍のエネルギー密度で水素を蓄えられる素材を開発

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独Fraunhofer研究所が、リチウムイオン充電池の10倍のエネルギー密度で水素を蓄えられ、圧力容器も不要という歯磨き粉状の素材「Powerpaste」を開発したと発表しました。

水素燃料電池車が使う水素は、圧力容器に35MPa(約345気圧)という高圧で圧縮して貯蔵され、使用されます。しかしこのタンクは大柄で重く、電動バイクやスクーターの水素燃料電池に利用するには不都合となります。Fraunhoferの研究者らは、この問題を解決するため水素化マグネシウムを使って水素を化学的に保存し、必要なときにすぐに放出可能とする安全な方法を作り上げました。

マグネシウムの粉末は約350°C、大気圧の5〜6倍のプロセスで水素と結合し、水素化マグネシウムになります。そこにエステルと金属塩を加えれば、カートリッジ型の容器に入れられる、歯磨き粉のようなペーストになります。

Powerpasteは、温度環境が250℃までの状態で安定して使え、同じ重さのリチウムイオン電池の10倍のエネルギーを蓄えられるとしています。具体的にわかる比較の仕方で言えば、ガソリン車を超える航続距離を実現できるほどのエネルギーを蓄えられるということです。

ペーストからエネルギーを取り出すには、必要な量のペーストをチャンバーに押し出し、制御した状態で水と反応させ水素を放出させます。そこから先は通常の燃料電池車と同じ。なぜここまでのエネルギー密度を取り出せるのかと言えば、最終的にエネルギーに変換される水素のおよそ半分がペーストと反応させるための水からも供給されるから。

Fraunhoferは、このPowerpasteを燃料電池式の電動バイクやスクーターに採用する場合、Powerpaste充填済みのカートリッジをステーションで交換する仕組みを想定しています。そうすることでまるでカセットコンロのボンベを交換するように、安全かつ即座に走行を続けることが可能になります。電動スクーターのように充電するための場所を探したり、電気自動車のように充電器の順番を待つことはありません。

またカートリッジ式にすることで、カセットボンベ式草刈り機や発電機といった別の用途へのエネルギー供給にも利用の幅が拡大できる可能性があります。カートリッジの重量にもよるものの、たとえば大型のドローンなんかにも使えるかもしれません。

一方、バイクよりも搭載スペースが大きく取れる乗用車や大型トラックなどにPowerpasteを使うことを考えると、カートリッジ式にするよりもペーストそのものを車体が備えるタンクに充填する方が簡単になる可能性もあります。この場合も比較的安価な機材を揃えるだけで、ペーストの交換が可能になるとのこと。高圧水素ガスを直接扱うよりも安全なのは言うまでもありません。

Fraunhoferは業界内でのパイロットプログラムのために年間4トンの生産能力を持つ製造設備をすでに建設中とのことです。

さて、いいことばかりのように思えるこのペースト状の水素燃料ですが、本当にそれが効率的かどうかは、おそらく大きな熱エネルギーを必要とする、Powerpaste製造時のエネルギー効率がどれぐらいかにもよるかもしれません。

また水素を取り出した後のマグネシウムをどう処理するのかはリリースには記されておらず、そのまま水素化マグネシウムとしてリサイクルできるのか、はたまた極端な話使い捨てになるのかで、全体的な効率は大きく変わってくるはずです。またペーストやカートリッジのステーションまでの輸送にかかるコストなども、厳密には考慮しなければならないはずです。

もし、Powerpasteが太陽光などクリーンエネルギーのみで製造、リサイクルでき、そして既存のガソリンスタンドなどで豊富にかつ安価に販売できるのなら、われわれにとっても安全かつ理解しやすい便利な次世代燃料として普及していくのかもしれません。

（Engadget日本版より転載）

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