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 トップページテクの雑学 > 第88回 新時代のエネルギーソース -「水素」エネルギーの実用化に向けて-
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第88回 新時代のエネルギーソース 
-「水素」エネルギーの実用化に向けて-

 持続可能な循環型社会の実現に向け、新しいエネルギーソースとして期待されているもののひとつに「水素」があります。今回は、その水素を燃料として用いることを目的に研究が進められている自動車と、その周辺事情についてまとめてみたいと思います。

水素とは?
 水素(hydrogen)は、原子番号1、元素記号では「H」で表される元素です。最も軽く、また宇宙で最も多く存在する元素で、質量比では宇宙全体の55%、総量数では全原子の90%以上を占めるといわれ、ヨーロッパ南天天文台の大型望遠鏡による観測によって、現在から123億年前にはすでに存在していたことがわかっています。
 公式な発見者とされているのはイギリスのキャベンディッシュで、時は1766年。ご存知のとおり、水(H2O)は水素と酸素の結合による化合物であることから、1783年にはフランスのラヴォアジエが、ギリシア語の「水」と「発生」を合わせて「hydroge`ne」と命名、その英語訳であるhydrogenが世界共通の呼称になりました。

水素エンジン自動車
 エネルギーソースとして期待されているのは、水素ガス(H2)の状態のものです。水素ガスは常温・常圧下では無色無臭で、非常に軽く、燃えやすい気体です。その軽さを活かして飛行船の浮揚ガスなどに用いられていましたが、1937年にアメリカのニュージャージー州で起きた「ヒンデンブルグ号」爆発事故によって、危険性が認識されることになります。

 水素を燃料とする動力装置を搭載した自動車は、エネルギーの取り出し方によって大きく2種類に分類できます。ひとつは、水素を直接、文字通りの“燃料”として内燃機関で燃やしてしまう「水素エンジン」車です。日本では1970年代から武蔵工業大学などで研究が重ねられ、折々に走行実験などが行われてきました。

 水素エンジン車の最大のメリットは、エンジン本体を現状のガソリン用からほとんど変更せずに使えることです。一般的なガソリンエンジンとの違いは、燃料を空気と混合してからエンジンのシリンダー内部に送り込むのではなく、直接シリンダー内部に噴射する「ダイレクト・インジェクション」方式が主流になりそうなこと程度で、それもすでに通常のエンジンで実用化されています。あとは潤滑系や各部のシール剤など、細部の変更で対応できるため、エンジンそのものの開発コストだけでなく、生産設備などに要するコストも安上がりで済みます。
 このタイプの水素エンジン車は、すでにBMWが「Hydrogen 7」、マツダが「RX-8 Hydrogen RE」として市販(リース販売)を開始しています。ただし、後述する水素の弱点「エネルギー密度」の低さと、水素供給設備の少なさによる航続距離の短さを補うため、水素だけではなく、ガソリンを燃料としても走れる「バイフューエル」仕様となっています。


 昨今では単純なエンジン車ではないタイプも登場しています。2007年の第40回東京モーターショーにマツダが出展した「プレマシー・ハイドロジェンREハイブリッド」では、水素(もしくはガソリン)でロータリーエンジンを作動させますが、その出力は直接駆動に使われることなく、ジェネレータを駆動して発電し、そこで得られた電力によってモータを駆動する、シリーズ・ハイブリッド機構を採用しています。

 また、水素エネルギー開発研究所は2006年、水素エンジンが燃焼によって発生する熱で水を水蒸気にし、その力も走行に利用するHAW(Hydrogen.Air.Water)システムを発表、公道上での試験走行を行っています。

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