日本开发出不使用稀有金属的储氢合金以便氢运输

日本开发出不使用稀有金属的储氢合金以便氢运输

　　在迈向脱碳化、氢燃料受到关注的背景下，高效运输氢的技术的研发取得进展。日本量子科学技术研究开发机构等的研究团队成功开发出不使用稀有金属也能高效吸附氢的合金。如果廉价的氢运输方法得以确立，将有助于氢能利用的扩大，推动日本达成到2050年实现温室气体净零排放的政府目标。

　　氢燃烧后不产生二氧化碳，作为环保的新一代燃料受到期待。制造氢的方法有利用可再生能源电力电解水的制法等，但日本能设置大规模可再生能源设备的土地有限。因此，如果在日本的发电站利用在中东等海外制造的氢，就需要进行运输。

　　氢在气体状态下体积巨大，运输效率低。如何高效运输成为课题。解决对策之一是利用“储氢合金”。让氢吸附于合金之后运输，运输后通过加热等方式取得氢。单纯换算可将1升氢压缩至3枚1日元硬币大小。

　　储氢合金此前利用容易与氢发生反应的钛和稀土类的镧等稀有金属，与不易和氢发生反应的铁等制成合金。不过，稀有金属的价格高，被认为成为普及的瓶颈。

　　日本量子科学技术研究开发机构携手东北大学、高能加速器研究机构在合金的构成等方面下工夫，发现了在不采用稀有金属情况下，能利用铝和铁储藏氢。铝和铁均为不易与氢发生反应的金属，但如果在7万个大气压以上的环境中，使之与650摄氏度以上高温的氢发生反应，吸附之后能形成新的金属氢化物。

　　在高温高压下，氢的性质发生变化，即使是不易发生反应的金属也能吸附。新制造的合金具备在常温下不泄漏氢、在高温下释放氢的性质。与此前的吸附合金相同，有可能用于氢的运输。

　　日本量子科学技术研究开发机构等此前发现，铜和铝的合金也能吸附氢。不过，存在氢的吸附量仅为稀有金属合金的约一半等课题。新开发的铁铝合金可吸附与稀有金属合金几乎相同量的氢。

　　新合金采用比较廉价的金属，有可能把成本降至稀有金属合金的一半以下。日本量子科学技术研究开发机构关西光科学研究所的研发团队负责人斋藤宽之表示，由于新合金在高温高压环境下制造，“仍处于基础研究阶段，商用化仍需较长时间”。今后的目标是即使降低压力也能制造出合金。

　　关于储氢合金，企业的技术验证等也将推进。针对利用可再生能源电力制造的氢，东京电力控股和东丽等2021年6月启动了把氢储存到合金的系统的试运行。在氢利用有望扩大的背景下，如果确立了吸附合金技术，将有助于日本灵活采购氢。

　　各种方法展开技术开发竞争

　　氢的运输方法除了储氢合金以外，还有液化、压缩、转化为氨气后运输等方法。各种方法均有利有弊，这一领域的尖端技术开发竞争始终持续。
　　
        实用化取得进展的是利用压缩机等压缩氢、缩小体积之后装入储气罐的“压缩氢”，不过难以进行大量运输。把氢液化后减小体积、利用大型船只等运输的技术也被认为有潜力，但运输期间发生气化，容易产生损失。另一方面，吸附合金即使价格降低，重量也可能成为课题。

　　还存在把氨作为氢的运输媒介的方法。作为化学品使用的氨的运输技术等已经确立。与直接运输氢相比，效率更高。还能通过火力发电站燃烧氨，但由于氨有毒，需要采取严密的安全管理等。

　　日本政府为了实现温室气体净零排放目标，提出了使电力来源的10％为氢和氨发电的目标。在制造无碳的城市燃气领域，氢也作为原料得到使用。大阪燃气和东京燃气等正在推进技术开发。在各种情况下，氢的需求都在增加。在此情况下，通过产学合作等实现氢的高效运输的意义重大。