Motor Mouth が水素に関するすべての質問に答えます

最新の「Driving into the Future」パネルについて、読者からたくさんの質問がありました。ここでは、プログラムに収まりきらなかった質問にお答えします。

おそらくそれは、弱者を応援する私の性癖なのかもしれません。 おそらく、1 つのソリューションがすべての状況に適合することはめったにないというエンジニアリングの原則が遵守されている可能性があります。 しかし、実際には、ガソリンスタンドで座ってうんこを引っ張り、血まみれのバッテリーが充電されるのを待つのが嫌になるのと同じくらい単純なことではないかと思います。

いずれにせよ、私は飛行機、電車、自動車（オートバイや場合によってはフォークリフトも）の燃料としての水素に興味があります。 したがって、最近、輸送用燃料としての水素がちょっとしたルネッサンスを迎えており、生産と使用例の両方が最近の歴史の中で最も急速に増加していることに私は興奮しています。

言い換えれば、水素を製造できるすべての技術と、それらの飛行機、電車、自動車にエネルギーを供給するさまざまな方法について議論する、未来へ向けた水素再生のパネルディスカッションには、何と絶好の機会なのでしょう。 非常に知識豊富なゲスト、Hydra Energy の Jessica Verhagen をお迎えします。 北米トヨタのクレイグ・スコット氏。 HTEC のジェフ・グラント。 ロイヤル メルボルン工科大学のナシル マフムード氏は、水素経済の利点と将来が直面する課題について真に洞察に富んだ説明をしてくれました。ドライビングの唯一の残念な点は、皆さんの質問すべてに答える時間が 1 時間しかなかったことです。

それを補うために、編集者が印刷に適していると判断した車両の燃料としての水素の使用に関するご質問にできるだけお答えします。 それでは、早速、水素再生パネルに寄せられた皆様からの質問の中から最も優れたものへの回答をご紹介します。

ポール・スター尋ねた：

クリスによれば、HTEC の副社長で元 Zen Clean Energy Solutions の社長であるジェフ グラントによると、自動車の排気ガスから排出される水（ちなみに、燃料電池車によって生成される唯一の「汚染物質」）は、水蒸気の形。 そのため、水の温度はかなり高く、車両のライン内で凍結する可能性は低いです。 また、グラント氏によると、FCEVは運転停止時に、凍結を防ぐためにライン内に残っている水をすべて排出するメカニズムを備えているという。 一方、トヨタはカナダで広範なテストを実施し、低温下では水蒸気の影響が従来の車両と同様であると判断した。 実際、北米トヨタのトヨタ燃料電池シニアエンジニアリングマネージャー、ジャッキー・バーソール氏は、「ティムホートンのドライブスルーで列の後ろに並んでいたディーゼルよりも自分たちの方が優れていると判断した」と語る。 また、FCEVは、低温でも航続距離とエネルギー効率がそれほど損なわれないため、EVよりもカナダの寒い冬に適していることも注目に値する。

内燃機関の燃料として水素が使用される場合にも同じことが当てはまります。 ディーゼル駆動の大型リグを水素に変換するハイドラ・エナジー社のジェシカ・バーヘイゲン最高経営責任者（CEO）によると、「当社は2016年以来、気温が摂氏マイナス46度にまで下がるブリティッシュコロンビア州北東部で水素変換トラックで走行しており、性能には影響はありません。一方、バッテリー駆動の車両は、-10 ℃ になると航続距離が低下し始めます。」 ヒドラによれば、水素は摂氏マイナス252.9度まで気体の状態を保つためであり、現実の『デイ・アフター・トゥモロー』の大惨事が起こらない限り、凍結の危険はないということだ。 これはまた、BEV が最適な効率を維持するためにバッテリーウォーマーを必要とする一方で、Hydra のトラックには特別な暖房装置が必要ないことも意味します。

ポール、クエリのフォントも次のように尋ねました。

かつてバラード社で働いていたこともあり、FCEVについてある程度の知識があるグラント氏によると、「燃料電池はエネルギー変換装置であるのに対し、バッテリーはエネルギー貯蔵装置であるため、劣化は大きく異なります。通常、燃料電池エンジンの寿命は、燃料電池エンジンの効率の変化とその後の車両の燃費の変化によって決まります。一般に、燃料電池車両は、燃料電池車両と比べて、より長いとは言わないまでも、同様のライフ サイクルを示します。これは、エンジン内に可動部品が少ないため、エンジンの劣化が早く、また、BEV と比較して、[FCEV のバッファー] バッテリーが小さいため、劣化が生じるとすぐに劣化してしまう可能性があります。 H2燃料供給と燃料電池によって継続的に充電されるため、長期的な影響は少なくなります。」

もちろん、モーター口その後、独自のフォローアップの質問がありました。

HTEC の輸送ソリューション担当副社長は、ほとんどの乗用車において、燃料電池スタックは車両の耐用年数の間持続すると述べています。 40,000 時間の耐用年数が見込まれるバスなど、一部の高負荷用途では、燃料電池コンポーネントの 1 つ (膜電極アセンブリ) が寿命の半ばで交換される可能性があります。 グラント氏によれば、これは通常のディーゼルエンジンの中年期エンジンのオーバーホールに似ているという。

チューダー・デイビス尋ねた：

グラント氏は、産業モデリングによって、燃料電池エンジンと水素貯蔵装置の製造は、同様の正味出力を持つ同等のバッテリーモジュールよりもエネルギー集約度が低いことが示されていると述べています。 たとえば、バラードの燃料電池ライフサイクル評価レポートによると、「85 キロワットの燃料電池システムを搭載した燃料電池パワートレインの製造では、350 キロワット時のバッテリーよりも排出量が 75 パーセント少なくなります。唯一のシステムです。」

グラント氏によれば、触媒にはある程度の白金が必要であるが、固体高分子型燃料電池に含まれる希土類金属の量は「はるかに少ない」ということも注目に値するという。 しかし、燃料電池メーカーは長年にわたって必要な白金の量を減らしてきたため、今日の燃料電池では、従来の自動車の触媒コンバーターに使用されている量とほぼ同じ量が使用されています。

ギイ・デュバック尋ねた：

ねえ、ICE エンジンの燃料として水素を使用するのは、燃料電池に水素を送り込むよりも確かに効率が低いです。 そして、私たちはエネルギー効率をテーマにしていますが、FCEV自体は、計算を行う人によって異なりますが、同じ量の電気を使用する場合、バッテリー駆動の車両と比べて効率が約3倍低いことにも注意してください。 簡単に言えば、エネルギー効率がゼロエミッション車を判断する唯一の基準である場合、BEV が大差で勝利し、水素を燃料とする ICE はトーテムポールの最下位になるでしょう。

もちろん、エネルギー効率が車両輸送の唯一の基準ではない、あるいはおそらく主要な基準ですらありません。 もしそうなら、カナダで最も人気のある車は、フォードのF-150ではなく、日産の『マイクラ』（現在は販売不振のため製造中止）となるだろう。 Hydra が提供するような商用車両にとって、水素燃料パワートレインの迅速な燃料補給は、充電に数時間かかるバッテリー駆動のセミパワートレインが提供するエネルギー効率よりも重要です。 そして、BEV 18輪車がディーゼルまたは水素燃料のピストン駆動商用トラックの積載量に匹敵するようになるには、バッテリーエネルギー密度を10倍程度高める必要がある。

Hydra の Verhagen が見ているように、顧客にとっては他の「効率」の方が魅力的です。 その 1 つは、ディーゼル エンジンを水素に変換することで、車両顧客は、二酸化炭素排出量を削減しながら、はるかに高価な代替品を購入するのではなく、すでに所有している資産を使用できるようになります。 さらに、水素とディーゼルを切り替えることができるため、水素燃料補給インフラの構築中に大型トラックを運行することができます。

エネルギー効率がゼロエミッション車を判断する唯一の基準である場合、BEV が大差で勝つでしょう。もちろん、エネルギー効率が唯一の基準ではありませんが、

したがって、より重要なのは、水素燃料の ICE の効率がディーゼル燃料の同等のものとどのように比較されるかという問題です。 そうですね、Hydra の実世界の経験によると、40 パーセントの水素で動作するように改造された商用ディーゼル エンジン (間もなく 50 パーセントに増加します) は、同じトラックと比較して燃料効率が 2 ～ 5 パーセント向上します。 100パーセントディーゼルで駆動される場合。 これはドイツの会社 Keyou によって確認されており、水素で動作するエンジンの熱効率はディーゼルと同等であることがわかっています。

また、バッテリー駆動の同等品と比較して、同じ特性（迅速な燃料補給、より高いエネルギー密度、牽引中の長距離走行）が、水素に変換されたガソリン ICE にも適用されることも注目に値します。 完璧な用途は、水素貯蔵のための十分なスペースを提供するフルサイズのピックアップですが、リチウムイオンで駆動されると牽引範囲が大幅に低下します。

ニール・グレイザー知りたい：

ニール、水素燃料電池の唯一の副産物は水です。 FCEVは窒素酸化物を発生しません。 ただし、内燃エンジンで水素を燃やすと燃焼します。 実際、水素の燃焼は従来の燃料よりも高温であるため、水素 ICE はより多くの NOx を排出すると考えられていました。 しかし、Hydra が最近提出した SAE の論文によると、同社の水素注入発電所は実際には、純粋なディーゼルで走行する同じトラックよりも NOx 排出量が少ないとのことです。 発生する微粒子も少なくなり、トラックのフィルターと触媒の寿命が延びます。

ルーカス・トゥチャローネ明らかに細部を重視する人は、次のように尋ねました。

再び Hydra の専門知識に目を向けると、純度の基準は用途によって決まると Verhagen 氏は言います。 燃料電池には「700バールの圧力で99.999％の水素が必要であるのに対し、Hydraは350バールの圧力で99.9％の水素」が必要です。 ちなみに、圧縮着火エンジンに必要な純度が低いことが、ヒドラの水素の価格がディーゼルと同等になる理由の1つである。

純度の話はまだ続きますが、燃料電池車では不純物が膜に到達するのを防ぐために水、空気、水素用の追加のフィルターも必要であることにも注目してください。 さらに、FCEVでは乾燥水素が燃料電池に入ることができないため、加湿セクションが必要です。

同様の面で、レイモンド・ルーリー知りたかった：

バーハーゲン氏は、「プリンスジョージにある当社の施設では、ブリティッシュコロンビア州の低炭素水力発電網に接続された2台の5メガワット電解槽を介して、1日あたり3,250キログラムを生産する予定です」と答えた。 つまり、ヒドラステーションで給油するトヨタミライはテスラと同じくらい環境に優しいということだ。 BC州の電力エネルギーの87パーセントが水力発電であり、残りの13パーセントがバイオマス、天然ガス、風力にほぼ均等に分配されていることも注目に値する。 言い換えれば、レイモンド、ヒドラのディーゼルから水素への変換は、実際にはクリーンで環境に優しい二酸化炭素削減マシンです。

純粋に実用的な観点から言えば、ジェフ・フレンド尋ねた：

給油所を建設している会社 HTEC のグラント氏は、次のように答えています。「ディスペンサー自体の設置面積は、ガソリン スタンドの既存のガソリンおよびディーゼル ディスペンサーと並んで収まります。サポートするインフラストラクチャの設置面積は小さく、現場に隠して、分離して設置することができます」ただし、水素貯蔵およびステーション設備のサイズと位置はさまざまな規制に準拠する必要があり、そのため、一部の場所が他の場所よりも理想的になる可能性があります。」

コリン・バーフット尋ねます:

ジェシカさんは、「ヒドラは、トラックに水素を貯蔵するために強力なカーボンファイバーで包まれたタンクを使用しており、複数の圧力センサーとリリースバルブを使用しています。ボイルオフや漏れの問題は経験していません。」と述べています。 HTECは、「車両に貯蔵されている高圧ガス状水素から重大な漏れはない」ことに同意しているが、「液体輸送中に多少のボイルオフが発生するが、これは断熱と車両の状態と効率の改善により最小限に抑えられる」と述べている。ストレージシステム。」

提出された質問に対する回答は以上です。 わざわざここまで読んでくださった皆様、ありがとうございました。 「水素復活」パネルをご覧いただいた方々にさらに感謝いたします。 これらの質問に答えることで、あなたの質問のいくつかに対処できれば幸いです。 当然のことながら、すべての質問を読み、熟考しました。 もっと情報を知りたいというあなたの願望は謙虚なものです。

20年以上業界を取材してきたカナダ有数の自動車ジャーナリスト

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