理学部物理科学科 大森 隆 教授

自動車、ジェット機から一般家庭まで活用無限大の「究極のクリーンエネルギー」。
分散型水素製造システム開発に挑む。

なぜ、水素は次代を担う新エネルギーとして脚光を浴びているのですか。

理学部物理科学科 大森 隆 教授

 地球温暖化を防止するためには化石燃料に替わる新エネルギーが不可欠であり、その中でも「究極のクリーンエネルギー」として注目されているのが水素です。酸素と水素を反応させてエネルギーを得た場合、そこから生じるのは水だけで、環境的にはまったく問題がないからです。次に水素をどのようにして供給するかなのですが、太陽光による水素製造がベストだと考えています。地球上のいずれの場所にも太陽の光は降りそそいでおり、どこでも必要なだけ水素を生み出すことができるからです。具体的には太陽光によって電力を発生させ、その電流を触媒電極に導き、水を分解します。溶液中で太陽光に照らすだけで水素が生成できるわけです。

この研究開発においてもっとも重視しておられるポイントはなんですか。

 私たちの研究グループでは、あくまでもシステムの実用化を第一に考えています。つまり、効率化とコストパフォーマンスが最重要テーマです。広く活用されなければ、温暖化防止に大きく貢献する次代のクリーンエネルギーにはなりえないからです。たとえば、これまでの太陽光発電及び水の電気分解による水素製造の研究開発は、その大半が大規模集中型でした。広大な敷地に多数の太陽電池を並べ、これを大型水電解槽に接続するという方式です。しかし、これでは広大な用地が必要であり、インフラ構築も巨大で複雑なものになってしまいます。そこで、私たちは分散型の太陽光水素製造に着目しました。これなら、システムの単純化、輸送工程の省略化が可能であり、水素製造設備は小規模でも、大型同様の経済性を発揮します。また、電気分解の方式には固体電解質型とアルカリ電解型がありますが、私たちはコストを抑えることのできるアルカリ電解型を採っています。固体電解質型は電流、エネルギー密度を大きく取れるという利点はあるのですが、装置が複雑になり、電極に高価な貴金属を必要とするからです。現在、電極では低過電圧化と耐久性の向上に取り組み、隔膜は環境保護の視点からアスベストに替えて独自製法による酸化ニッケル膜によって高性能化・薄型化を追求。さらに、電解槽はコンパクト化を実現し、コスト低減も図っています。

先生が想定しておられる活用分野を具体的にお聞かせいただけますか。

 自動車やジェット機に使われるようになるでしょう。これらに「究極のクリーンエネルギー」が用いられるようになるだけでも、大きな成果が期待できます。可能性からいえば、海洋を行く船舶も考えられます。海水からたっぷりとエネルギー源を得られるわけですから…。まず、具体的に利用されるのは民間の電力エネルギーの分野だと思います。一般家庭のエネルギー需要に商用電力を用いず、自給自足化することができます。二酸化炭素はいっさい出なくなります。また、同時に発生する酸素を医療に転用したり、火力発電で生じる二酸化炭素を還元するといった活用法も考えられます。とにかく、実用化において重要なのは耐久性とコストです。これさえクリアできれば、実用化できます。10年後ではあまりにも悠長なので、できれば5年後を目安にしたいですね。その時、時代の状況は大きく変わるはずです。

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