ハチロク水素仕様で話題沸騰! 水素エンジンってチャチャッと実用化できるの?

ハチロク水素仕様で話題沸騰! 水素エンジンってチャチャッと実用化できるの?

 1月初旬に開催された東京オートサロン2023では、トヨタの往年の名車「AE86」を改造したバッテリーEV車に加えて、水素エンジン車のコンセプトモデルが登場、大きな注目を集めた。

 さらに驚いたのが、その水素エンジン車がわずか3か月で作り上げられたということ。そう聞くと、「水素エンジンもすぐできるじゃん!」と考えてしまいそうだが、はたしてどうなのだろう。水素エンジンを仕立てるための主要な変更点と残された課題について紹介しよう。

文:Mr.ソラン/エムスリープロダクション、写真:トヨタ、ベストカーWeb編集部

■CO2を発生しないカーボンニュートラルな水素エンジン

 水素エンジンは、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンと基本的には同じ構造となる、燃料を水素とする内燃機関だ。最大の違いは、燃焼によって排出される気体(液体)。通常のエンジンで使うガソリンと軽油は、炭素水素化合物(CnHm)の混合燃料なので、エンジンのシリンダー内で燃焼すると、必ずCO2と水が発生するが、水素(H2)の燃焼では、原理的には水しか発生しないことから、カーボンニュートラルなエンジンとして注目されている。

 加えて、水素エンジンは、従来のエンジンを容易に流用することが可能であり、まったく別のパワートレインとなるバッテリーEVと比べて、これまで培ってきた内燃機関に関する技術を活かすことが可能。AE86水素エンジン車のエンジン本体が、オリジナルの4A-GEUの原型を保っていたことからも、水素燃焼に対応するコンバートは(難しい課題がいくつかあるものの)比較的容易にできることがうかがえる。また、バッテリーEVと違い、トータルでのCO2排出も抑えられることから、トヨタは、この水素エンジンの開発に、注力しているのだ。

 水素は、ガソリンや軽油と比べて、大きく異なる3つの特性がある。エネルギー密度が低いこと、燃焼速度が非常に速いこと、そして鉄系金属を攻撃する水素脆化性があることだ。水素エンジン実現に向けた、これらの特性への対応と残る課題について、以下でひとつずつ紹介しよう。

■課題その1:不可欠となる高圧水素タンクが高額

気体で密度の低い水素は、高圧水素タンクで圧縮して搭載。AE86水素コンセプト車は、燃料電池車MIRAIの高圧水素タンク2本を後部荷室エリアに搭載
気体で密度の低い水素は、高圧水素タンクで圧縮して搭載。AE86水素コンセプト車は、燃料電池車MIRAIの高圧水素タンク2本を後部荷室エリアに搭載

 水素は、燃焼の際に、質量当たりガソリンの約3倍の発熱量を発生する。しかしエネルギー密度は、ガソリンの約0.74に対して水素は0.07と、ガソリンの1/10程度しかなく、ガソリンと同じ容積の水素では、1/4程度の航続距離しか走れない。逆にいえば、ガソリンと同じ航続距離を得ようとすると、ガソリンの4倍近い容積の水素を搭載する必要がある。

 そのため水素エンジン車では、水素を圧縮して密度を上げる、FCV(燃料電池車)で使っているような高圧水素タンクの搭載が不可欠となる。現在、FCV「MIRAI」で70MPaの高圧水素タンクの技術は実用化されているので、これを流用することはできるが、CFRP(カーボンファイバー強化樹脂)製の高圧タンクは、高度な製造技術が必要であり、水素エンジン車のコストを上げる大きな要因となっています。

次ページは : ■課題その2:異常燃焼抑制のためのリーン化で性能が低下してしまう

新車不足で人気沸騰! 欲しい車を中古車でさがす ≫

最新号

あのトヨタスターレットが再び公道に舞い降りる!? 日産×ホンダ協業分析など新社会人も楽しめるゾ「ベストカー5月10日号」

あのトヨタスターレットが再び公道に舞い降りる!? 日産×ホンダ協業分析など新社会人も楽しめるゾ「ベストカー5月10日号」

トヨタの韋駄天が覚醒する! 6代目NEWスターレットのSCOOP情報をはじめ、BC的らしく高級車を大解剖。さらに日産・ホンダの協業分析、そして日向坂46の富田鈴花さんがベストカーに登場! 新社会人もベテランビジネスマンまで、誰もが楽しめるベストカー5月10日号、好評発売中!