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水素の輸送、配送
       H2ガスの輸送、配送について

(本題から逸れるかもしれませんが、「柏崎構想」を実現するために、このようなことも考えてみました。)

        なぜ水素からメタンを作るのか・・・・・・・・・?

1、水素ガス(H2)をそのまま輸送せずに、メタン(CH4)に変えて輸送・貯蔵する。
 化石燃料をあまり使わず、二酸化炭素(CO2)の排出量も削減する。このようなエネルギー社会を実現する手法は複数あります。
 1つは再生可能エネルギーと「水素」を組み合わせる手法で、まず、太陽光や風力、地熱、バイオマスなどの再生可能エネルギーで電力を生み出す。ある時点で使い切れなかった電力を水素に変え、必要に応じて燃料電池車や、発電用の燃料電池に受け渡す。こうして、電力の需要と供給のバランスを取り、二酸化炭素の排出を減らすことができる。太陽光発電などを用いた大量の発電が可能な国から、水電解によって得られる水素の形でエネルギーを国内に運び込むことが先ず考えられる。
 この手法に対する問題点は、水素を大量に製造、輸送、蓄積することは技術的に可能で、研究開発も進んでいます。しかし、新たに立ち上げなければならない輸送・配送などの水素インフラのコストが大きくなりすぎるという問題がある。

 水素を大量に製造しながら、既存のインフラをそのまま使い続ける方法が水素の「メタン化=メタネーション」の技術です。メタネーション技術を使用して、水素と邪魔者の二酸化炭素を反応させてメタンを作り出す。二酸化炭素と水素から、メタンと水ができる。

CO2+4H2→CH4+2H2O ; CO2に H2を作用させて、CH4 を生成

水素をそのままの状態での輸送・配送は、インフラの整備に時間と経費がかかり、現実的ではありません。一方、メタンは天然ガスや都市ガスの殆んどを占める可燃性ガスです。今日では海上を含む長距離輸送(液化天然ガス)や国内での貯蔵、需要地への供給インフラが整っているので、現行のガス配給網がそのまま使用可能です。メタンは水素と比較すると格段に扱いやすいのです。そして、最近では水素を99%の確率でメタン化に成功したとの報告がありますので、今後この方法が定着するものと思います。

2、水素ガスは取り扱いが難しく、厄介者
水素元素は周期律表の中で最初に位置する非常に原子径の小さな元素です。そして、空気中に飛散すると、たちまち空気中に拡散していき、なかなかとらえにくい元素です。これが空気中に僅か4%貯まると、何かの原因で空気中の酸素と激しく反応して、大爆発を起こしてしまいます。水素ガスは化学的に非常に活発に周囲の元素と反応する元素です。

次に、水素が原因の「脆性破壊」という恐ろしい現象がありますが、この例としてこんな実話があります。
昔、アメリカで第二次世界大戦後に建造されて間もない溶接鉄鋼船の大型輸送船が、航行中に何の前触れもなく、突然真っ二つに船体が折れて沈没する事件がありました。また、この当時建造された別の船でもこのような事件が発生して世界中を驚かせたことがあります。この原因は鋼鉄船体の「脆性破壊」という現象であると結論されました。

即ち、あの当時の鋼鉄板材料で溶接技術が用いられていたのですが、建造を急ぐあまり溶接が不十分であったのも一因ですが、それと共に、当時鋼材の純度が低かったために、鋼板の金属には金属格子欠陥が多くありました。その欠陥部分になんらかの原因で発生した水素原子が入り込み、周りの金属結格子に歪を生じさせ、この部分の強度が著しく低下して、全体に破壊が及んだのです。この破壊の特徴は、一度部分的にこの破壊が起こると、あっという間に全体に破壊が広まるのが特徴です。
このように小さな金属格子の欠陥部分にまで水素原子は入り込み、周りの状態を著しく破壊してしまう厄介者ですので、水素ガスを扱う上で、バルブの製造、ボンベの構造、配管には十分注意することが必要です。

水素ガスそのものを輸送、配給することは、リスクが伴います。
そこで、輸送、配給はメタン(CH4)ガスに変えて行ない、配給先でメタンより水素を取り出す方が安全で簡単です。
メタネーションとクワトロジェン技術を使う方法です。
(このイメージ図を下記に示します。先のBlog ページも参照してください。)
輸送-60

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