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韓国化学研、水素貯蔵用の液状貯蔵体と触媒技術を開発

大容量の水素運搬技術を開発···水素自動車の普及に寄与の見込み


大徳所在の韓国化学研究援(キム・ソンス院長)は同研究院のパク・チフン博士が漢陽大学校化学工学科のソ・ヨンウン教授、浦項工科大学校化学工学科のハン・ジョンウ教授らと共同で次世代エネルギー源である水素を従来よりも低コストで簡便かつ安全に貯蔵運搬できる技術を開発したと3月20日に発表した。

研究チームの開発した技術は液状有機物水素貯蔵体技術(以下、LOHC)に使われる液体物質と触媒製造技術。LOHC(Liquid Organic Hydrogen Carrier)は化学物質を水素タンクなどの「貯蔵容器」として活用するもので、水素供給後に物質が消耗せず再び貯蔵体として活用できる。

最近、水素自動車が普及し水素が日常生活の重要なエネルギー源として浮上しつつある。水素を活用するためには貯蔵と運搬が容易でなければならない。水素の貯蔵と運搬の技術としては超高圧で圧縮したり液化する技術が主に知られている。だが運搬の過程で爆発の危険があり高価な特殊装置が必要という問題点がある。

これを克服するために最近では液体の状態である化合物に水素を貯蔵運送するLOHC技術が脚光を浴びている。この技術を活用すれば特殊な容器がなくても充電された水素を既存のインフラを利用して長時間貯蔵でき、また安全に運搬できる。

ドイツのHydrogenious社、日本のChiyoda社などは水素の運送、充填所、ESS(エネルギー貯蔵システム)などの商用化を準備している。研究チームはこの分野における新たな液体と触媒製造技術などの工程全体を独自技術で開発した。

LOHC技術で重要な要素は三つ。液体物質に高圧水素タンクに匹敵する大容量(質量対比6%以上)を貯蔵できねばならず、水素を液体に入れて長時間貯蔵するためには液体が外部の刺激に容易に変化することなく安定性が高くなければならない。さらに水素を貯蔵し再び溶液から取り出す過程で脱水素化反応が起きるが、この反応の効率が高くなければならない。

研究チームは貯蔵容量と安定性を従来と同じ程度維持しつつ反応効率を高め、水素生産費用を抑えた。液体にあった水素が出てくるようにする温度はドイツや日本の技術(270度)より40度ほど低い。水素供給の速度は2倍以上速まった。

研究チームの開発した新たな水素貯蔵用の液体物質は「MBP」。水素貯蔵物質に他の原子を追加すれば脱水素化エネルギーを減らせるという点に着眼して開発した。酸素、窒素、燐などの原子を追加するコンピュータシミュレーションをもとに水素貯蔵物質に窒素原子を1つ含む環状の化合物を追加した。水素を液体に加えたり取り出す過程で使用する触媒製造技術にはRu(ルテニウム)系とPd(パラジウム)系の触媒を用いた。

研究に当った韓国化学研究院のパク・チフン博士は「世界でも成功例の少ない水素貯蔵体および触媒技術を独自に確保した。水素自動車の性能向上など商用化のための大量生産工程研究を続けたい」と話している。

研究成果は『ChemSusChem』第4号に掲載された。





[2018-03-22]

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