革新的なセラミック膜により水素燃料電池の高効率化

水素は燃料電池のエネルギーキャリアとして知られています。 また、食品加工からガラス、半導体、アンモニアベースの肥料の製造に至るまで、さまざまな産業プロセスでも重要な用途が見出されています。

人工セラミックスの世界大手メーカーであるクアーズテックが支援し率いる科学者チームは、天然ガスと電気から圧縮水素を生成するセラミック膜を開発しました。 この変換は 1 段階のプロセスであり、さらに興味深いことに、そのエネルギー損失はほぼゼロです。

セラミック膜は安価で豊富な天然ガスを利用する高効率技術であるため、電気や石油に比べて最もクリーンで安価な車両燃料代替品である水素の製造が可能になります。

この研究の共著者であるホセ・セラ博士によると、エネルギー損失がほぼゼロの高効率な天然ガスから水素への変換プロセスは、吸熱または吸熱化学反応と電気化学反応の組み合わせによるものであるとのことです。 。 後者は、反応を進めるために電気と電解質を必要とする反応です。

酸化バリウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウムで構成されるセラミック膜は固体電解質として機能し、摂氏 400 ～ 900 度の範囲の高温で水素イオンを輸送します。 セラミックセルに電気を流すと、水素は他のガスから分離されるだけでなく、電気化学的に圧縮されます。

セラ博士は、セラミック膜技術のもっともらしい応用例を挙げています。 「例えば、セラミック膜技術を利用して水から水素を製造することができます。これにはメタンを改質するよりも多くの電力が必要になりますが、再生可能エネルギーから電力が利用できれば、CO2を排出せずに水素を製造できます。また、一歩踏み出すことを考えることもできます」さらに、低炭素またはゼロ炭素であるだけでなく、炭素排出量がマイナスになるエネルギー システムを設計することもできます。これは、再生可能電力を使用してバイオガスを水素に改質し、バイオガスから生成された炭素を地下に貯蔵する場合に当てはまります。水素はいつかマイナス排出エネルギーキャリアになる可能性があります。」

CoorsTek Membrane Sciences のマネージング ディレクターである Per Vestre 氏が、同社のテクノロジーの利点について説明します。 「当社の画期的なセラミック膜技術により、水素燃料自動車は、電力網からの電力で充電されるバッテリー式電気自動車と比較して、温室効果ガス排出量が少なく、優れたエネルギー効率を実現することが可能になります。この技術の可能性は、コストとコストの削減をはるかに超えています。」 「自動車燃料の供給による環境への影響。クアーズテックの人工セラミックの大量生産能力により、工業規模と小規模の水素製造の両方において、従来のエネルギー変換技術を使用してセラミック膜をコスト競争力のあるものにすることができます。」

詳細は、「エネルギー損失がほぼゼロのメタンからの圧縮水素の熱電気化学的生成」と題された研究論文から読むことができます。