日本政府は2017年に水素基本戦略を打ち出すなど、世界に先駆けていち早く水素の社会実装へ向けて動き出しました。Hondaも、さらに遡った1990年代後半から20年以上にわたり、水素利用のための研究・開発を進めています。
水素をエネルギーにする2つの異なる方法、「水素エンジン」と「燃料電池」
でも、なぜ水素がエネルギーになるのでしょうか。水素をエネルギーとしてモビリティに利用する方法には、「水素エンジン」とHondaが注力している「燃料電池」、という2つがあります。
水素エンジンとは
まず、水素エンジンと呼ばれる方法について。そもそもエンジンとは、燃料を燃焼させて熱を作りだし、そこからエネルギーを取り出すという仕組みです。水素エンジンの場合はその燃料として水素を用いるだけで、基本的な仕組みはガソリンエンジンと同じ。そのため、現在の内燃機関の技術やパーツを活かせることから水素エンジンに力を入れている自動車メーカーもあります。
一般的な水素エンジン車の仕組み
化石燃料が炭素を含むため、ガソリンエンジンがCO2を排出するのに対して、水素を燃やして走る水素エンジンが排出するのは主に水です。クルマの走行時にCO2を排出することはありません。
ただし、水素エンジンには課題とされていることがあります。それは、空気を取り込みながら燃焼するため、空気中の窒素(N)と酸素(O)が結びつくことでNOx(ノックス)と呼ばれる窒素酸化物を排出するということ。
NOxは光化学スモッグや酸性雨の原因になるほか、地球温暖化係数もCO2の800倍あるため、地球温暖化の観点からも課題があります。そのため、水素エンジンの本格的な普及にあたっては、低NOxな水素エンジンの開発が待たれます。
燃料電池（Fuel Cell）とは
次に燃料電池を用いる方法について。燃料電池とは、水素と酸素を化学反応させて、「電気」を生み出す装置のことを指します。水を電気で分解すると水素と酸素が生じる、その逆反応を行い水素と酸素から電気を生み出すのが燃料電池の原理です。
燃料電池は英語でFuel Cell。多くの自動車メーカーが用いるFCVという呼称はFuel Cell Vehicle、つまり燃料電池車を指します。
一般的な燃料電池車の仕組み
FCVは燃料電池を搭載して、水素と酸素の化学反応を起こしながら、電気で走るクルマ。燃焼をさせることもないため、CO2を発生させないのは当然、水素エンジンのようなNOxを排出することもなく、排出するのは本当に水だけ。
また、燃料電池の化学反応時に発生した熱も活用することで、効率的にエネルギーを利用することができます。
クリーンエネルギーであるだけでなく、エネルギー効率が良い、水素と酸素がある限り安定供給が可能、化学反応による発電なので騒音が発生しない、水素を供給する充填速度が早いなど、FCVには多くのメリットがあります。また、電気自動車に比べて航続距離が長いために、中距離移動モビリティとしても注目されています。
以上のような燃料電池のさまざまなメリットを鑑みて、Hondaも1990年代後半から20年以上、FCV及び燃料電池の研究開発を進めてきました。
2016年に発売した「CLARITY FUELCELL」では、世界で初めて燃料電池システムを(前方の）ボンネットに収納し、大人5人が乗れるように。現在も燃料電池のさらなる小型化・モジュール化、低コスト化、高耐久性を追求しています。
GMとのFC乗用車開発や、大型車両向けのFCVの研究を続ける一方、HondaはFCVの研究開発によって生まれたさまざまな優位性をもつ燃料電池のパワーユニットを、乗用車に限らないさまざまなシーンに活用することで、水素社会の実現を目指しているのです。
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