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【仕組みや構造など】水素エンジンとは?

【水素を燃焼させて動く、水素エンジンとは?】


 ここ数年、石油燃料の代替燃料として注目されている水素。

 この水素を利用した、水素エンジンの開発が度々話題になって
いますが、一体どのような仕組みや構造となっているのでしょうか?

 今回は、水素エンジンの概要やメリット・デメリットなどについて
調べました。


水素エンジンの特徴とは?

水素エンジン
【水素エンジンの概要】
 水素エンジンは、水素と空気を燃焼して動くエンジンのことで、
別名水素燃料エンジンとも呼ばれています。

 この水素エンジンは、エンジン内で水素を燃焼するため、走行中に
水蒸気を発生させますが、二酸化炭素は発生しないので、石油燃料の
代替燃料として現在注目されています。

水素ロゴ

 現在、水素エンジンは国内ではほとんど実用化に至っておらず、
各自動車会社が研究開発を進めている最中ですが、水素エンジンと
同じく水素を使う燃料電池自動車は、一般乗用車でも市販され
始めてきています。

 そんな水素エンジンや燃料電池自動車、またガソリンエンジンを
比較すると、どんな違いがあるのか次の項目で見ていきましょう。


水素エンジンと水素燃料電池、ガソリンエンジンとの違いは?

水素補充
【水素エンジンと他のエンジンの比較】
 さて、水素エンジンと燃料電池自動車は同じ水素を燃料としますが、
燃料電池自動車の場合は、水素に空気中の酸素を加えて起こる化学反応
から電気を蓄え、動力として使っています。

 また、ガソリンエンジンは燃料のガソリンと空気をエンジン内で燃焼
して動く仕組みとなっており、この基本的な仕組みは水素エンジンと
あまり変わりがありません。

水素エンジン仕組

 しかし、水素エンジンと燃料電池自動車は水素を使用しているため
水蒸気を排出するのに対し、ガソリンエンジンは地球温暖化の原因にも
なる二酸化炭素を含んだ排気ガスを排出します。

 この二酸化炭素の量を減らすことが、近年環境保護の観点から
世界中で進められていて、対策として水素エンジンの活用が代替策
として考えられています。

水素エンジンと燃焼電池、ガソリンエンジンの違い
  • 水素エンジン
    水素を燃料にして動力に、水蒸気を排出
  • 燃料電池
    水素を燃料にして電気を蓄え動力に、水蒸気を排出
  • ガソリンエンジン
    ガソリンを燃料にして動力に、排気ガスを排出

 このように、水素エンジンは環境保全の観点から見ると、非常に
優れたエンジンとなっている事が分かりますね。


水素エンジンのメリット・デメリット

水素エンジントラック
【水素エンジンの利点】
 さて、以上のように環境保全の観点から注目されている水素エンジン
ですが、メリットとしてはどのような点が挙げられるのでしょうか?

※水素エンジンのメリット
  • 排出物質が環境にやさしい
  • 既存のエンジンを改良して使える
  • 資源の枯渇が心配ない

 水素エンジンは、水素と空気を燃焼して動くエンジンなので、
排気するのは水蒸気(水)だけで、環境に良いことが挙げられます。

 また、一般的なガソリンエンジンやディーゼルエンジンを改良すれば
使用する事ができ、特に車体の仕様変更も行わなくても済むので、
簡単に導入できます。

 さらに水素は、いずれ枯渇すると言われるガソリンなどの石油資源と
違い、天然ガスや水から作り出すことが出来るので、ほぼ無限に利用
できます。

【水素エンジンの欠点】
このように環境や車体にやさしい水素エンジンですが、まだまだ
課題点となるデメリットも存在しています。

※水素エンジンのデメリット
  • インフラが整備されていない
  • コストがかかる

 水素エンジンの燃料となる水素は、現在補給できる場所も少なく、補給
場所である水素ステーションを新たに作るのにもガソリンスタンドの
4倍~5倍の建設費がかかるため、インフラが整備されていない状態です。

 インフラが整備されていないため、水素自体の値段や修理代に
コストがかかることが考えられます。

 また、水素ステーションについては、以下の記事で詳しく触れているので
参考にして下さい。

○【燃料電池自動車に必要】水素ステーションの特徴とは
http://torack7.blog.fc2.com/blog-entry-742.html

 さらに、水素は燃えやすい物質であるために、燃料タンクが破損
しないようにするための強度のあるタンクが必要にもなります。

 しかし、水素エンジンのメリットを活かした活用例もあるので、
次の項で確認してみましょう。


水素エンジンの使用例

水素エンジンバス
【どこで利用されている?】
 では、実際に水素エンジンを使用した車両は、どのような所で使われて
いるのでしょうか?

 水素エンジンを使用した車両は、一部の路線バス等に活用されて
いて、特に山梨交通は全国で初となる水素エンジンを搭載した路線バスを
3年間活用
していました。

 また、水素エンジンを使用したトラックは、長年水素エンジンの研究を
続けている東京都市大学が日野自動車の協力の元、水素ハイブリッド
トラックの開発に成功しています。

 このように、資源の使い方としては革新的な水素エンジンは、コスト
の問題が解決すれば、より一層一般化していくことでしょう。
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