水素自動車について

燃料電池車(FCV)が今年度中には市販されるようです。燃料電池とは、水素と空気中の酸素を電極上で化学反応(電気分解の逆)によって電流を発生させる電池のことで、FCVとは、この電流によってモーターを動かして走る自動車です。水素と酸素の化学反応で発生するのは水だけで、二酸化炭素が発生することはなく環境に優しい究極のエコカーと言われています。


但し、この考えは間違いで、地球上に水素と言うものが自然には存在しない以上、何らかの方法で水素を得る必要があり、そのためにはどうしてもエネルギーが必要です。例えば、水を電気分解すれば、水素と酸素が得られますが、これにはたくさんの電気が必要です。但し、昔の日本であればこれでもエコといえるかもしれない状況でした。原発は簡単に出力を増やしたり減らしたり出来ないため、原発がフル稼働している場合夜の間にはどうしても余剰電力が発生します。これを使って水素を作ることが出来ればエコといえます。ただし、これは少なくとも今日現在では通用しない議論です。ちなみにこれはFCV以外でも、EV, PHEV にも直接言えることで、現状これらの技術は直接エコとは言えません。しかも、現在の技術では電気分解で水素を作ること自体が、効率や大量生産のやりやすさといった観点であまりよろしくないそうです。

現在主流？と言われている水素生成方法は、天然ガスとかを改質して作るといった方式です。この場合、油田などで取られたエネルギーの何%を自動車に使えるか？と言う意味でwell to wheelの効率云々と言う形で議論されています。ちなみに、水素自動車は現状、ガソリン車と比べて効率的と言えるものではありません。

じゃあ、なんでこの状況で水素自動車が夢の技術だと言われているかというと、
　一つは今期待されている再生可能エネルギーというものが、原発も含めて発電量の制御が人間の手でできず、いずれ余剰電力の問題が発生するからです。電気を使う時だけ風が吹くとかそう言うことは起こらないですし、地熱にしても流れこみ水力発電や潮力発電にしても発電量は自然任せです。恐らく太陽光発電は日中しか発電できないので余剰電力という話には出てこないかと思いますが。
　また、水素がエタノールからも精製できたりするのでサトウキビなどから得られるバイオエタノールの利用が期待されているからです。植物からエタノール⇛水素と生成すれば、結局のところ二酸化炭素の排出量はほぼゼロと言えます。ただ、この方法で水素を作成するとかなり工学になってしまうことが予想されます。
　そして、電気自動車は未だに航続距離や充電時間に関してはバッテリ業界の技術革新を待っている状態で従来の車と同じように使うことは難しく、この問題をFCVならば既に解決できる方法が見つかっていることが挙げられます。


　いずれにせよ、現状では手放しでエコとは言えませんが、こう言う出口戦略がハッキリしないと水素生成技術側の進歩も見込めないし、再生可能エネルギーの導入も進まないので、この一歩がとても大事であると僕は思っています。また、本当にエコに生活したい！と言う大金持ちが自分の農園を持って植物由来の水素を作ったり自前の風力発電から電気分解で水素を作ったりすれば、本当に夢の乗り物として乗ることも可能です。例えばブラジルなんかはかなりバイオエタノールに力を入れているのでひょっとしたらこのモデルが成り立つかもしれません。

ちなみに、燃料電池は危険なのではないか？と言う議論を忘れていました。
やはり福島の水素爆発があったせいか、水素は簡単に爆発する危険なものだというイメージは未だ払拭できていないと思います。ただ、如何に水素といえど、酸素 と混合しなければ燃焼しないわけで、大規模な爆発を起こすためにはある程度条件が揃わないといけません。福島第一原発では長時間建屋内に水素が滞留していたせいで 酸素としっかり混合されてしまったという問題がありました。但し、以下のサイト
http://rh2.org/save/
に あるように、水素タンクが爆発しても、必ずしもガソリン車よりも危険な状況になるとは言えないそうです。もちろん、だから絶対安全だとか何とか言っていいとは言えませんし、じゃあガゾリン車はもっと安全にしろよと言う話もごもっともです。どちらにしても、水素自動車に比べてガソリン車は安全だ。と言う見方は誤解だと思います。(トンネル内で水素自動車の多重事故が起こってトンネル内に水素が撒き散らされたらとかまで考えると怖くてしょうがないですし。)

中国ではiPhone？のバッテリーでさえ爆発してしまうとかいう話があるように、何を燃料にしている車でも、エネルギーが溜まっている以上ある程度の危険はあるかと思います。どれが一番危険かという と事故の破壊モードの分類なんかも含めて、統計的に議論していく必要があるかと思います。それに対する保証や対策としては、例えば保険会 社が水素自動車特約みたいなものを設定していくのかもしれませんし、自動運転や衝突回避システムによって解決されていくのかもしれません。

いずれにせよ、水素自動車は危険だ！と言う見方の、誤解の部分は解いていく必要があると思います。


　さて、一応ロボット関連のブログなので ロボットとも絡めておきたいと思います。燃料電池は電池なので、ちゃんとロボットの電力源として使用することも可能ですし、リチウムイオン電池よりも稼働時間を長くすることは可能かもしれません。但し、現状では発電システム自体が大型で搭載が難しいこと、電極などが高価であること、そもそも水素の入手が難しく充電池を何回か充電するほうが使い勝手が良いことなどもあり、少なくとも当面は使用されないでしょう。と思っていましたが、探してみたらありました。ただ、これはニッケル水素電池とのハイブリッドロボットらしいです。水素電池は急激な電流変化に対応しづらいらしいですね。

　但し、ロボット業界にも良い影響は少しはあるかもしれません。FCVが普及すれば、車はロボットから見ればほぼ無限といえるほどの電気供給力を得ることが出来ます。そうなれば、例えば自動運転車などにロボット技術を導入する際に電気供給力を気にすることも不要になりますし、可搬式のロボットを開発する際に、車から充電を行うということが今よりも容易になります。最初はFCVの割合は1%にも満たないと思うのでこれの恩恵を得られるのはもう少し未来のことになりそうですが…。