サッカー場規模の表面積の吸着力

周知の如く、トヨタや日産が、其々ハイブリッドや電気駆動の分野で世界をリードしている。それに対して、ダイムラーやBMWといったドイツの企業は水素の利用に余念がない。その最大の利点は、容易な原料の調達や環境への配慮だけでなく、総合的なエネルギー利用のシステムからも重要視されている。

所謂エコエネルギーと呼ばれる風力や太陽熱に代表されるそれは天候などに影響されるだけでなく、核エネルギー発電も同様であるが電気として貯蔵するコンデンサーの貯電量が限られていることである。そこで最も利用価値が高いのは、各家庭で大きな電力エネルギーとして貯蓄できる自動車であり、電気との変換の容易なガスによるエネルギー利用の乗り物である。つまり、自動車のエネルギーとして、そうした貯蓄の出来ない電気を利用する方法が、エコエネルギーの実際的利用として重要な課題となっている。

水素利用の自動車は、その液体化やその高圧縮などによって、爆発の危険性もあることから、その気体自体を如何に効率よく移動させることが出来るかが悩みの種であった。そして合衆国のガイドラインによると2015年までに重量比9％の貯蔵率が自動車に課せられたのである。要するに、ある重さの量を移動させる場合、それに見合った気体の貯蓄が出来ない限り、その移動距離も効率も実用に至らないというものでもある。ちなみに五百キロの移動距離を獲得するためには四キログラムの水素が必要となりそれを貯蔵するために最低四十四キロ以上のタンクの重量が概算できる。

そして今回サイエンス誌に掲載された最新論文が注目を浴びることになる。キャリフォルニア大学のロスアンジェルス校のオマール・ヤギグループの研究は、従来から推し進められていた通称MOFと呼ばれる有機金属の枠に如何に多くのガスを詰め込むかという課題を、殆ど実用化可能の域にまで実現させたということである。

そのMOF－201と名づけられた錫の軽金属素材は、一グラムあたりの表面積が6240平方メートルとサッカー場の広さほどになり、上のガイドラインをやや下回る8.6％の貯蓄率を達成している。具体的には、この枠組みを液体窒素で零下196度まで冷却することで、大量のガスを吸引させている。そこでは、素材内側に弱い吸引力が働いて気体分子を引き付けるようになっている。要するにファン・デア・ウァールス力がそこに働いていて、その多数の穴に気体分子が吸着する。

当然の事ながら冷却の手間やコストは無視出来ないが、他の多くの試みや方法に比べると、この方法は多くの点で利用価値が高いといわれている。その一つに、他の方法では熱の出し入れが多いのに比べて、ガス自体の吸入に時間が掛からないことある。もう一つは、水素ガスに限らず、メタンなどの既に問題解決済み以外の気体においてもこの技術が応用できることである。

将来の自動車に思いを馳せれば、内燃機関の利用と電気駆動のハイブリット技術が合わさった所にあるのは間違いなく、現行のそうした技術が総合された水素自動車であるに違いない。



参照：Bald auch Erdgasautos mit größereb Reichweiten, Uta Bilow, FAZ vom 16.2.2011