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化石燃料を水素に置き換える挑戦(The challenge of replacing fossil fuels with hydrogen)

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2024-12-11 スウェーデン王立工科大学(KTH)

水素は将来のエネルギー供給の重要な要素となり得ますが、効率性や貯蔵方法に関する課題が存在します。KTH化学工学科のステファン・グレンクヴィスト教授は、再生可能エネルギーから生成される水素は、使用時に水蒸気のみを排出し、貯蔵が可能であるため、エネルギー転換において有望であると指摘しています。しかし、水素の製造には大量の電力が必要であり、燃料電池で電力に変換する際にもエネルギー損失が生じます。現在、全体のサイクルで少なくとも半分のエネルギーが失われるため、効率向上が求められています。また、水素は体積が大きく、圧縮水素としての貯蔵が一般的ですが、広範な利用にはメタノール、メタン、アンモニアなどの化学的形態への変換や液体有機水素キャリア(LOHC)としての貯蔵など、他の方法の検討が必要です。さらに、水素輸送のためのパイプラインが整備されれば、それ自体が貯蔵手段としても活用できる可能性があります。重交通向けの燃料としても、水素は短い充填時間などの利点から有望視されています。

<関連情報>

スウェーデンの圧縮水素貯蔵の先を見据えて:ケミカルハイドライドの可能性と障壁 Looking beyond compressed hydrogen storage for Sweden: Opportunities and barriers for chemical hydrides

Kumail Marnate, Stefan Grönkvist

International Journal of Hydrogen Energy  Available online: 19 June 2024

DOI:https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.06.106

化石燃料を水素に置き換える挑戦(The challenge of replacing fossil fuels with hydrogen)

Highlights

  • Chemical hydrides have emerged as promising hydrogen storage alternatives.
  • Chemical hydrides facilitate cheaper global hydrogen trade.
  • Sweden’s biogenic CO2 emissions promote storage in methanol and methane.
  • Optimal storage choice depends on specific applications and their energy systems.
  • Chemical hydrides have high technological maturity.

Abstract

As Sweden takes its first steps towards a hydrogen-based economy, a strategic approach to infrastructure development for both storage and delivery becomes necessary. Although compressed hydrogen is currently the state-of-the-art, its low volumetric density and associated high capital costs pose challenges to widespread societal deployment of hydrogen. In order to avoid technological lock-in, alternatives storage technologies including chemical hydrides, e.g. methanol, ammonia, methane and LOHC, must also be explored. These alternatives offer higher hydrogen densities, safer handling, and compatibility with existing infrastructure. However, each hydride has unique chemical and physical properties, requires distinct feedstock and conversion processes, and interacts with the energy system in different ways, all of which influences their suitability for various applications. Therefore, a comprehensive evaluation of these alternative hydrogen storage technologies, as carried out in this article, is vital to allow for informed investment decisions and pave the way towards a successful and sustainable hydrogen economy.

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