トヨタの水素エンジンが秘める『可能性』と現在地 夢の内燃機関登場か?

トヨタの水素エンジンが秘める『可能性』と現在地 夢の内燃機関登場か?

 トヨタが、また新しい挑戦を始めた。水素エンジンを搭載したマシンで耐久レース参戦を開始したのである。

 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る。中学生の頃、化学の実験で試験管中の塩酸に亜鉛やマグネシウムなどの金属板を入れて水素を発生させ、アルコールランプに近付けてポンッと燃焼させるような実験は、誰もが経験しているだろう。

 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だ。

 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ない。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。

文/高根英幸 写真/TOYOTA、BMW

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水素エンジンの挑戦と課題

BMWが開発したV12水素エンジン車「Hydrogen(ハイドロジェン)7」(2006年)。100台限定で生産された
BMWが開発したV12水素エンジン車「Hydrogen(ハイドロジェン)7」(2006年)。100台限定で生産された

 ご存じの方も多いと思うが、1990年代にはBMWが水素燃料のV12エンジン、マツダは水素燃料のロータリーエンジンを試作車レベルでは完成させている。

 クルマとしては完成しながらも、市販車として実用化できなかったのは、当時は技術的にも解決できない課題が残ったからだ。

 そもそもガソリンや軽油は、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だ。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思えばいい。

 ガソリンや軽油は、炭素によっていくつも水素が結び付いている状態、しかも液体で密度が高いから、燃焼時に大きなエネルギーを発生させるが、水素だけを燃やすとなるとたくさんの水素を燃やさなくてはトルクが出ない。

 しかも水素は常温では気体であり、とても軽いからMIRAIなどの燃料電池車も700気圧(!)まで圧縮してタンク内に蓄えている。

 これによって航続距離の問題をクリアしているのだが、今回の水素エンジンはこれまでにMIRAIで培った水素燃料のノウハウを活かして開発されたようだ。

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