■水素液化技術「磁気冷凍」実用化へ

水素を冷やして液化する。水素をエネルギーキャリアや燃料として使う水素社会では不可欠になる技術だ。だが３０年近く、液化の原理は変わっていなかった。この原理が覆ろうとしている。強力な磁力を用いる磁気冷凍技術が実用レベルに上がってきたためだ。欧州２社がほぼ独占してきた液化装置市場に風穴を開けるかもしれない。液化技術のブレークスルーの背景には日本の材料研究がある。（文＝小寺貴之）

■５０年に２兆円市場、水素社会到来迫る

　「２０３０年に９０００億円、５０年に２兆円の水素流通が掲げられている。この水素市場を日本がリードするためには液化技術が欠かせない」と日本大学の西宮伸幸特任教授は強調する。政府の「水素基本戦略」では３０年に水素１ノルマル立方メートル当たり３０円で３０万トン、５０年を視野に入れて将来は１ノルマル立方メートル当たり２０円で１０００万トンの供給が目標として掲げられている。それぞれ国内だけで９０００億円と２兆円の水素市場ができる計算になる。この巨大市場の獲得のため開発競争が進んでいる。

　水素をエネルギーキャリアとして使うため、有機ハイドライドとアンモニア、液化水素の三つの技術が開発されている。中でも液化水素は摩擦や熱損失などを無視した理論的な最大効率が９８％と試算されている。他の２種は化学反応を介して液体を作るが、液化水素は液化と気化の物理現象を利用する。名久井恒司東京理科大特任教授は「物理プロセスはエネルギーを機械的に回収しやすい」と説明する。液化の排熱を回収し、気化する際の膨張を利用できれば飛躍的に効率が上がる。

■現状は３番目

https://c01.newswitch.jp/cover?url=http%3A%2F%2Fnewswitch.jp%2Fimg%2Fupload%2FphpyWULG2_5cc39e4beb108.jpg
　　　　　　　　　　　
　物質・材料研究機構は磁気冷凍技術でブレークスルーを起こそうとしている。物材機構の沼澤健則液体水素材料研究センターＮＩＭＳ特別研究員らは液化効率４０％を実現した。この磁気冷凍技術をもとに科学技術振興機構の未来社会創造事業として１０年間で３３億円を投じる大型プロジェクトが動きだした。目標は冷凍効率５０％の液化装置の開発だ。沼澤特別研究員は「既存技術は欧州２社が特許を固めてしまった。だが基本原理は３０年前のものを使い続けている。磁気冷凍は新しい技術。日本で知財を囲い込む」と意気込む。
https://c01.newswitch.jp/cover?url=http%3A%2F%2Fnewswitch.jp%2Fimg%2Fupload%2FphpnTCVDY_5cc39e5bb7530.jpg　　　

　磁気冷凍は磁性体に強力な磁場をかけて磁気モーメントを強制的にそろえる。磁場がなければモーメントはバラバラな方向を向く。強制的にモーメントをそろえる過程で磁性体から熱が排出され、磁場から解放されてモーメントがバラバラな方向を向く過程で周囲から熱を吸う。この発熱と吸熱を繰り返して水素ガスから熱を移す。

https://newswitch.jp/p/17474

続きはソースで

https://c01.newswitch.jp/cover?url=http%3A%2F%2Fnewswitch.jp%2Fimg%2Fupload%2FphpztTDSu_5cc39e7511e24.jpg

https://newswitch.jp/p/17474

【4月18日 AFP】
130億年以上前の初期の宇宙は、3種類の単純な原子で構成される未分化のスープ状態だった。星の形成が始まったのはそれからさらに1億年後だ。

　だが、宇宙が誕生したビッグバン（Big Bang）から10万年が経過する頃には、最初の分子がすでに出現していた。ヘリウムと水素の結合によって生じる「水素化ヘリウムイオン（HeH+）」だ。

「それが化学の始まりだった」と話すのは、米ジョンズホプキンス大学（Johns Hopkins University）のデービッド・ニューフェルド（David Neufeld）教授だ。同教授と研究チームは17日に発表の研究論文で、観測が非常に困難なこの分子を星間空間で検出したことを明らかにした。数十年にわたる探査の末にようやく確認できたという。

「HeH+の形成は、それ以降の宇宙の複雑さへの最初の一歩」であり、地球上の生物の単細胞から多細胞への移行に匹敵する重大な転換だと、ニューフェルド教授はAFPの取材で語った。

　最初にHeH+が出現し、その後さらに複雑で重い分子が次々と登場した──これが正確な順序であることを天体物理学者らは理論モデルから確信を得ていた。HeH+を対象とした実験室での研究も1925年頃からすでに行われていた。

　1970年代の時点では、太陽に似た恒星が一生を終える段階で放出するガスの中に、HeH+が大量に存在するということも理論モデルによって示唆されていた。ここでは初期宇宙にみられたのと同じような状況が形成されるというのだ。

　だが、探査すべき場所まで把握していたにもかかわらず、科学者らはHeH+を実際に検出することができずにいた。

続きはソースで

(c)AFP

https://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/0/0/-/img_00b44fdce5f375080558cdde7fde366139810.jpg
https://www.afpbb.com/articles/-/3221350

JXTGエネルギー、千代田化工建設、東京大学、クイーンズランド工科大学は2019年3月、オーストラリアにおいて有機ハイドライド低コストで製造し、日本で水素を取り出す世界初の技術検証に成功したと発表した。東京大学主催の水素サプライチェーン構築を目指す社会連携研究の一環で、次世代のエネルギーとして期待される水素を、再生可能エネルギーを利用してCO2フリーかつ低コストに製造する技術の実現を後押しする成果だという。

　燃焼時にCO2を排出しない水素は、次世代のエネルギーとして注目が集まっている。一方で社会への普及を目指すには、水素サプライチェーン全体の低コスト化が求められている。

　そこでJXTGエネルギーらの共同研究グループは、水素の低コスト化を目指し、有機ハイドライド製造の工程を簡素化できる技術の検証に取り組んだ。

　有機ハイドライドとは、水素を貯蔵・運搬できる物質の1種。水素をそのまま貯蔵・輸送する場合、高圧タンクを用意する必要があるなど、コスト面で課題がある。

続きはソースで

https://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1903/18/rk_1903_jx01.png
https://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1903/18/rk_1903_jx02.png
https://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1903/18/rk_1903_jx03.png

スマートジャパン
https://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1903/18/news056.html

－赤外光エネルギーの利用に期待－

　坂本雅典 化学研究所准教授、寺西利治 同教授、廉孜超 化学研究所・日本学術振興会特別研究員（PD）らの研究グループは、豊田工業大学、関西学院大学、立命館大学、国立研究開発法人物質・材料研究機構と共同で、赤外域に局在表面プラズモン共鳴（LSPR）を示すCu7S4（硫化銅）ナノ粒子と硫化カドミウムナノ粒子を連結させたヘテロ構造ナノ粒子を合成し、その水素生成光触媒活性を評価しました。

　本研究の結果、白金を担持した硫化銅／硫化カドミウムヘテロ構造ナノ粒子が、波長1100 ナノメートルでの外部量子効率3.8％という世界最高の効率で赤外光から水素を生成できる光触媒であることを発見しました。

続きはソースで

図：本研究で合成した硫化銅/硫化カドミウムヘテロ構造ナノ粒子のイメージ図と赤外応答光触媒活性
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/images/181218_2/01.jpg

http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/181218_2.html