在邁向脫碳化、氫燃料受到關注的背景下，高效運輸氫的技術的研發取得進展。日本量子科學技術研究開發機構等的研究團隊成功開發出不使用稀有金屬也能高效吸附氫的合金。如果廉價的氫運輸方法得以確立，將有助於氫能利用的擴大，推動日本達成到2050年實現溫室氣體凈零排放的政府目標。

  　　　　    　 　

　　氫燃燒後不産生二氧化碳，作為環保的新一代燃料受到期待。製造氫的方法有利用可再生能源電力電解水的製法等，但日本能設置大規模可再生能源設備的土地有限。因此，如果在日本的發電站利用在中東等海外製造的氫，就需要進行運輸。

　　　　

利用高壓合成器，以鐵和鋁製造了吸附合金（圖片由日本量子科學技術研究開發機構提供）

     　　 

　　氫在氣體狀態下體積巨大，運輸效率低。如何高效運輸成為課題。解決對策之一是利用「儲氫合金」。讓氫吸附於合金之後運輸，運輸後通過加熱等方式取得氫。單純換算可將1升氫壓縮至3枚1日元硬幣大小。

  　

　　儲氫合金此前利用容易與氫發生反應的鈦和稀土類的鑭等稀有金屬，與不易和氫發生反應的鐵等製成合金。不過，稀有金屬的價格高，被認為成為普及的瓶頸。

     　　

　　日本量子科學技術研究開發機構攜手東北大學、高能加速器研究機構在合金的構成等方面下工夫，發現了在不採用稀有金屬情況下，能利用鋁和鐵儲藏氫。鋁和鐵均為不易與氫發生反應的金屬，但如果在7萬個大氣壓以上的環境中，使之與650攝氏度以上高溫的氫發生反應，吸附之後能形成新的金屬氫化物。

  　　

　　在高溫高壓下，氫的性質發生變化，即使是不易發生反應的金屬也能吸附。新製造的合金具備在常溫下不洩漏氫、在高溫下釋放氫的性質。與此前的吸附合金相同，有可能用於氫的運輸。

 　　

　　日本量子科學技術研究開發機構等此前發現，銅和鋁的合金也能吸附氫。不過，存在氫的吸附量僅為稀有金屬合金的約一半等課題。新開發的鐵鋁合金可吸附與稀有金屬合金幾乎相同量的氫。

    　

　　新合金採用比較廉價的金屬，有可能把成本降至稀有金屬合金的一半以下。日本量子科學技術研究開發機構關西光科學研究所的研發團隊負責人齋藤寬之表示，由於新合金在高溫高壓環境下製造，「仍處於基礎研究階段，商用化仍需較長時間」。今後的目標是即使降低壓力也能製造出合金。

        

     　　

　　關於儲氫合金，企業的技術驗證等也將推進。針對利用可再生能源電力製造的氫，東京電力控股和東麗等2021年6月啟動了把氫儲存到合金的系統的試運作。在氫利用有望擴大的背景下，如果確立了吸附合金技術，將有助於日本靈活採購氫。

  　　

　　各種方法展開技術開發競爭

   　　

　　氫的運輸方法除了儲氫合金以外，還有液化、壓縮、轉化為氨氣後運輸等方法。各種方法均有利有弊，這一領域的尖端技術開發競爭始終持續。

   

  　

　　實用化取得進展的是利用壓縮機等壓縮氫、縮小體積之後裝入儲氣罐的「壓縮氫」，不過難以進行大量運輸。把氫液化後減小體積、利用大型船隻等運輸的技術也被認為有潛力，但運輸期間發生氣化，容易産生損失。另一方面，吸附合金即使價格降低，重量也可能成為課題。

  　　

　　還存在把氨作為氫的運輸媒介的方法。作為化學品使用的氨的運輸技術等已經確立。與直接運輸氫相比，效率更高。還能通過火力發電站燃燒氨，但由於氨有毒，需要採取嚴密的安全管理等。

     　　

　　日本政府為了實現溫室氣體凈零排放目標，提出了使電力來源的10％為氫和氨發電的目標。在製造無碳的城市燃氣領域，氫也作為原料得到使用。大阪燃氣和東京燃氣等正在推進技術開發。在各種情況下，氫的需求都在增加。在此情況下，通過産學合作等實現氫的高效運輸的意義重大。

  　　

　　日本經濟新聞（中文版：日經中文網）落合修平

 　　

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