2022年04月06日
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三重県の鈴鹿サーキットで行われたカーレース場で昨年に引き続きシーズンフル参戦するのはトヨタ自動車が開発する水素エンジン車で、CO2を排出しないほか既存のガソリンエンジン車の技術を応用して開発できるなど脱炭素社会へ向けたクリーンな車として注目されているそうなのだ。エンジンの性能をガソリン車並みにまで鍛え上げてきたほか今シーズンからは新たに別のカーボンニュートラル燃料で走る車も投入するなど燃料の選択肢を広げながら脱炭素へのチャレンジを加速させているという。脱炭素へ向けた取り組みとして自らドライバーとして参戦する豊田章男社長はレース前の会見で「意志ある情熱と行動に共感いただいた多くの仲閒の方々に、あらためて感謝申し上げたい」と語っている。
水素は電気を発生させる燃料電池のとして利用できるだけでなく燃料として直接燃やすこともでき、燃料電池は水素を酸素と結合させて電気を取り出しているのに対し燃焼によって酸素と結合させ熱エネルギーとして取り出すのが水素エンジンの原理で、エンジン自体の仕組みは通常のガソリンエンジンとほぼ変わらず、空気と水素を混ぜて圧縮しそこにスパークプラグで火を付ければ爆発的な燃焼が起こるという。化学の授業でも試験管中に水素を発生させアルコールランプに近付けて燃焼させる実験が行われている。ガソリンや軽油は炭化水素がさまざまな分子構造で混ざり合っているモノで水素と炭素をそれぞれ酸素と結合させているのだから、水素エンジンは燃料から炭素をなくして水素だけを燃やしている状態だという。
ひとつめの課題は燃費で新型車に搭載されている高圧タンクの容量を増やしているのだが、今回のテスト走行の状態で距離にして50kmごとに水素を充填するためのピットインが必要だったという。ガソリン車だとタンク容量で実燃費でも600kmくらいは走れるからレースマシンとはいえ現時点で燃費は15倍程度悪いというのだ。ただしガソリン車もサーキットで全開走行すれば燃費は半分くらいになるそうなので、実際には7～8倍といったところだろうが燃料電池のほうが圧倒的に効率は高いという。ふたつめの課題は「排気ガス中の有害成分のひとつである窒素酸化物の排出をどう抑えるか」だという。水素エンジンは酸素をすべて水素と結び付けられれば理想的だが実際にはそこまで緻密に制御することはまず不可能だという。
そして長期に渡る使用を考えると「水素脆性」の問題がみっつめの課題で、水素は閉じ込めておくのも難しい物質だ。大抵のモノは通り抜けてしまうほど水素分子は小さいという。そのため水素を扱う配管にはニッケル系の特殊な金属を使い継ぎ手にも特殊なシールや断面形状を用いるなど特殊な処理が必要になっている。さらに水素は金属内部に入り込んで脆くしてしまう水素脆化を起こすそうで、燃料系は問題ないとしてもエンジン内部に残留した水素がエンジン部品に浸透することでやがて水素脆化を起こし部品の強度が低下して壊れてしまう可能性があるというのだ。ただしこのあたりは耐久レースを走ることで部品の耐久性や対策しなければならない部品を見つけることもできるかもしれないという。
今回新たに水素を作る仲間として手を挙げたのが山梨県で、これまで提供されてきた福島・浪江町で作られた水素に加え甲府市で作られた太陽光由来の水素も提供されることになったという。山梨県が主体となって東京電力ホールディングスや東レと連携して製造した水素がトヨタの水素エンジン車に使用されているちう。山梨県の長崎幸太郎知事は「今回のレースに完全CO2フリーのグリーン水素を提供しています。太陽光あるいは再生可能エネルギーからグリーン水素を作る。この仲閒に入れていただきましたこと心から感謝を申し上げます」と語っているが、官民の垣根を越え着実に広がってきた仲間づくりも行われており、目指す脱炭素社会の実現に向けその輪はさらに広がるとみられている。
水素は電気を発生させる燃料電池のとして利用できるだけでなく燃料として直接燃やすこともでき、燃料電池は水素を酸素と結合させて電気を取り出しているのに対し燃焼によって酸素と結合させ熱エネルギーとして取り出すのが水素エンジンの原理で、エンジン自体の仕組みは通常のガソリンエンジンとほぼ変わらず、空気と水素を混ぜて圧縮しそこにスパークプラグで火を付ければ爆発的な燃焼が起こるという。化学の授業でも試験管中に水素を発生させアルコールランプに近付けて燃焼させる実験が行われている。ガソリンや軽油は炭化水素がさまざまな分子構造で混ざり合っているモノで水素と炭素をそれぞれ酸素と結合させているのだから、水素エンジンは燃料から炭素をなくして水素だけを燃やしている状態だという。
ひとつめの課題は燃費で新型車に搭載されている高圧タンクの容量を増やしているのだが、今回のテスト走行の状態で距離にして50kmごとに水素を充填するためのピットインが必要だったという。ガソリン車だとタンク容量で実燃費でも600kmくらいは走れるからレースマシンとはいえ現時点で燃費は15倍程度悪いというのだ。ただしガソリン車もサーキットで全開走行すれば燃費は半分くらいになるそうなので、実際には7～8倍といったところだろうが燃料電池のほうが圧倒的に効率は高いという。ふたつめの課題は「排気ガス中の有害成分のひとつである窒素酸化物の排出をどう抑えるか」だという。水素エンジンは酸素をすべて水素と結び付けられれば理想的だが実際にはそこまで緻密に制御することはまず不可能だという。
そして長期に渡る使用を考えると「水素脆性」の問題がみっつめの課題で、水素は閉じ込めておくのも難しい物質だ。大抵のモノは通り抜けてしまうほど水素分子は小さいという。そのため水素を扱う配管にはニッケル系の特殊な金属を使い継ぎ手にも特殊なシールや断面形状を用いるなど特殊な処理が必要になっている。さらに水素は金属内部に入り込んで脆くしてしまう水素脆化を起こすそうで、燃料系は問題ないとしてもエンジン内部に残留した水素がエンジン部品に浸透することでやがて水素脆化を起こし部品の強度が低下して壊れてしまう可能性があるというのだ。ただしこのあたりは耐久レースを走ることで部品の耐久性や対策しなければならない部品を見つけることもできるかもしれないという。
今回新たに水素を作る仲間として手を挙げたのが山梨県で、これまで提供されてきた福島・浪江町で作られた水素に加え甲府市で作られた太陽光由来の水素も提供されることになったという。山梨県が主体となって東京電力ホールディングスや東レと連携して製造した水素がトヨタの水素エンジン車に使用されているちう。山梨県の長崎幸太郎知事は「今回のレースに完全CO2フリーのグリーン水素を提供しています。太陽光あるいは再生可能エネルギーからグリーン水素を作る。この仲閒に入れていただきましたこと心から感謝を申し上げます」と語っているが、官民の垣根を越え着実に広がってきた仲間づくりも行われており、目指す脱炭素社会の実現に向けその輪はさらに広がるとみられている。
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