水素エネルギーとは何か、そしてどのように機能するのか

1.水素エネルギーとは何か

周期表の一番上の元素である水素は、陽子の数が1個と最も少なく、また、すべての原子の中で最も小さく軽い原子でもあります。地球上では、水素は主に結合した形で存在し、その中で最もよく知られているのが水であり、宇宙で最も広く分布している物質です。

水素は非常に高い燃焼性を持っています。同じ質量の天然ガス、ガソリン、水素を燃焼させたときに発生する熱量を比較してみましょう。

同じ条件下で、

測定によると、天然ガス 1 グラムを燃焼すると、約 55.81 キロジュールの熱が発生します。

ガソリン1グラムを燃焼すると約48.4キロジュールの熱が発生します。

1グラムの水素を燃焼すると、約142.9キロジュールの熱が発生します。

水素を燃焼させると、天然ガスの2.56倍、ガソリンの2.95倍の熱が発生します。これらのデータから、水素が理想的な燃料の基本特性、つまり高い燃焼性を備えていることは容易に理解できます。

水素エネルギーは主に二次エネルギーに属し、その論理、技術、経済性が生態系のバランス、環境ガバナンス、そして気候変動への意義と価値を持つかどうかが鍵となります。二次エネルギーは一次エネルギーとエネルギー利用者の中間点に位置し、「プロセスパフォーマンス源」と「エネルギー含有体エネルギー」の2つのカテゴリーに分けられます。電気エネルギーが最も広く利用されている「プロセスパフォーマンス源」であり、ガソリン、軽油、灯油が最も広く利用されている「エネルギー源」であることは間違いありません。

論理的に考えると、「プロセスパフォーマンス源」は大量に直接貯蔵することが困難であるため、自動車、船舶、航空機といった機動力の高い現代の輸送手段は、発電所からの大量の電力エネルギーを利用することができず、ガソリン、軽油、航空灯油、液化天然ガスといった「エネルギー含有エネルギー」を大量に利用することしかできない。

しかし、伝統は必ずしも永続するものではなく、伝統が必ずしも論理的であるとは限りません。電気自動車やハイブリッド電気自動車の台頭と発展に伴い、「プロセス性能源」は「エネルギー含有エネルギー」に取って代わる可能性も秘めています。論理的に考えると、化石エネルギーの継続的な消費によって資源は最終的に枯渇し、新たな「エネルギー含有エネルギー」が必然的に出現するでしょう。その中で水素エネルギーはその代表的なものです。

水素は自然界に豊富に存在し、宇宙の質量の約75%を占めると推定されています。空気、水、化石燃料、そしてあらゆる種類の炭水化物に広く存在しています。

水素は燃焼性に優れ、発火点が高く、燃焼範囲が広く、燃焼速度が速いという特徴があります。発熱量と燃焼の観点から見ると、水素は間違いなく高品質で効率的なエネルギーです。また、水素自体は無毒です。燃焼後に水と少量の窒化水素を生成する以外、生態系や環境に有害な汚染物質を生成せず、二酸化炭素の排出もありません。したがって、水素エネルギーはクリーンエネルギーに属し、生態環境ガバナンスと二酸化炭素排出量の削減に大きな意義を持っています。