ソース:afdc.energy.gov
水素（H2）は、国内の多様な資源から製造できる代替燃料です。 輸送用燃料としての水素の市場はまだ始まったばかりですが、政府と産業界は、燃料電池電気自動車 (FCEV) で広く使用されるように、クリーンで経済的で安全な水素の生産と流通に取り組んでいます。 小型 FCEV は現在、国内および世界中のローカライズされた地域の消費者市場向けに数量限定で販売されています。 市場は、バス、マテリアル ハンドリング機器 (フォークリフトなど)、地上支援機器、中型および大型トラック、船舶、定置型アプリケーション向けにも発展しています。 詳細については、燃料特性および水素分析リソース センターを参照してください。
私たちの身の回りには水素があふれています。 水 (H2O)、炭化水素 (メタン、CH4 など)、およびその他の有機物に保存されます。 水素を燃料として使用する際の課題の 1 つは、これらの化合物から水素を効率的に抽出することです。
現在、米国で生産される水素の大部分は、高温の水蒸気と天然ガスを組み合わせて水素を抽出する水蒸気改質法によって行われています。 水素は、電気分解によって水から生成することもできます。 これはよりエネルギー集約的ですが、風力や太陽光などの再生可能エネルギーを使用して行うことができ、他の種類のエネルギー生産に関連する有害な排出を回避できます。
米国で毎年生産される水素のほとんどすべてが、石油の精製、金属の処理、肥料の生産、および食品の加工に使用されています。
水素の製造は、発生源によっては大気質に影響を与える排出物を生成する可能性がありますが、水素で走行する FCEV は排気として水蒸気と暖かい空気のみを排出し、ゼロエミッション車と見なされます。 主な研究開発努力は、これらの車両とそのインフラストラクチャを広く使用できるようにすることを目的としています。 これにより、小売消費者への軽量生産車の展開、カリフォルニア州での中型および大型バスとトラックの初期導入、および北東部の州でのフリートの利用可能性がもたらされました。
Hydrogen and Fuel Cell Technologies Office から、水素と燃料電池の詳細をご覧ください。
代替燃料としての水素
水素は、1992 年のエネルギー政策法の下で代替燃料と見なされています。代替輸送燃料としての水素への関心は、ゼロエミッション車の燃料電池に電力を供給する能力、国内生産の可能性、および燃料電池の高速充填時間に起因しています。そして高効率。 実際、電気モーターと組み合わせた燃料電池は、ガソリンで作動する内燃エンジンよりも 2 ～ 3 倍効率的です。 水素は内燃機関の燃料にもなります。 ただし、FCEV とは異なり、これらは排気ガスを発生させ、効率が低くなります。 燃料電池の詳細をご覧ください。
2.2 ポンド (1 キログラム) の水素ガスのエネルギーは、1 ガロン (6.2 ポンド、2.8 キログラム) のガソリンのエネルギーとほぼ同じです。 水素は体積エネルギー密度が低いため、従来の車両の走行距離を達成するために、圧縮ガスとして車両に搭載されています。 現在のほとんどのアプリケーションでは、水素を 5,{10}} または 10,{12}} ポンド/平方インチ (psi) で貯蔵できる高圧タンクが使用されています。 たとえば、自動車メーカーが生産し、販売店で販売されている FCEV には、10,{14}} psi のタンクが搭載されています。000 ほとんどがガソリン スタンドと同じ場所にある小売ディスペンサーは、これらのタンクを約 5 分で満たすことができます。 燃料電池電気バスは現在、5,000 psi タンクを使用しており、充填に 10 ～ 15 分かかります。 水素を金属水素化物や低温吸着剤などの材料と化学的に結合させるなど、水素を貯蔵する他の方法が開発されています。 水素貯蔵の詳細をご覧ください。
国立再生可能エネルギー研究所によって収集および分析された小売水素燃料供給ステーションからのデータは、FCEV の燃料供給に費やされる平均時間が 4 分未満であることを示しています。
カリフォルニア州は、FCEV 用の水素燃料ステーションの建設で全国をリードしています。 -2021半ばの時点で、カリフォルニアでは 47 の小売用水素ステーションが一般公開されており、ハワイにも 1 か所があり、さらに 55 か所がカリフォルニアでさまざまな建設段階または計画段階にあります。 これらのステーションは、8,000 以上の FCEV にサービスを提供しています。 カリフォルニア州は、クリーン トランスポーテーション プログラムを通じて、水素インフラストラクチャの構築に資金を提供し続けています。 カリフォルニア州エネルギー委員会は、2023 年まで年間最大 2,000 万ドルを割り当てる権限を与えられており、これらのゼロエミッション車をサポートおよび促進するために、最初の 100 の公共ステーションに投資しています。 さらに、北東部の州には 14 の小売店が計画されており、そのうちのいくつかはすでにフリートの顧客にサービスを提供しています。
自動車メーカーは、水素ステーションが存在する地域に住む消費者にのみ FCEV を提供しています。 カリフォルニア州および全国の小売店以外のステーションでも、バスを含む FCEV 車両にサービスを提供し続けています。 複数の物流センターでは、通常の運用で水素を使用してマテリアル ハンドリング車両に燃料を供給しています。 さらに、長距離トラックなどの大型車両の生産に関していくつかの発表がなされており、既存の小型ステーションよりもはるかに容量の大きい燃料ステーションが必要になります。 全米の水素燃料ステーションを検索します。
