アルミニウムと水を使って水素を製造する方法を発見
2021-08-18
naturalnews.comより
エネルギーや輸送の分野で、化石燃料に代わるものとして注目されているのが水素です。しかし、水素の製造や輸送は複雑なプロセスを必要とします。しかし、マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者グループは、アルミニウムと水を使って水素を製造する方法を発見した。
MITの研究者3人は、2020年1月に『Applied Energy Materials』誌に掲載された論文で、このプロセスを詳しく説明している。著者らによると、彼らのアルミニウムと水を使った水素生成法は、単にアルミニウムを移動させて、目的地で水と反応させるというものだった。また、このプロセスは温室効果ガスを発生させないとしている。
金属アルミニウムは、常温では水と容易に反応して水酸化アルミニウムと水素を生成するが、金属アルミニウムには天然の酸化アルミニウム層があり、この反応を妨げている。この酸化アルミニウムを分解し、再形成を防ぐことが、水素プロセスの鍵となる。
研究の共同執筆者であるMITのダグラス・P・ハート教授は次のように述べている。「基本的に、アルミニウムは水素を貯蔵するためのメカニズムになります。アルミニウムを原料とすることで、水素を単に圧縮ガスとして貯蔵する場合の10倍の密度で "貯蔵 "することができるのです」と述べている。
しかし、純アルミニウムの採掘と製造には膨大なエネルギーが必要なため、アルミニウムのスクラップが代替品となります。しかし、アルミニウムのスクラップには、マグネシウムやシリコンなどの他の元素が含まれており、これらの元素がアルミニウムに特定の特性を与えています。そこでMITの研究者たちは、液体金属を使って素材に浸透させることを考えた。
そこで、液体金属であるガリウムとインジウムを組み合わせて、室温でも液体のままの共晶混合物を作った。さらに、純アルミニウムと、さまざまな合金を混ぜたアルミニウムのスクラップにコーティングを施し、液体金属の混合物をしばらくの間浸透させた。その後、塗布したサンプルを水に晒し、発生した水素の量を記録した。
このプロセスで使用される合金は、リサイクルも可能です。
MITの研究者たちは、ガリウムとインジウムの混合物が材料サンプルの内部の粒に浸透して到達することを発見した。しかし、その浸透率は、サンプルに含まれる他の元素によって異なることがわかった。純アルミニウムとシリコンを含むものは同じ浸透速度であったが、共晶混合物はマグネシウムを含むサンプルへの浸透速度が遅かった。
研究の共同執筆者であるLaureen Merouehは、アルミニウム-水プロセスを使って水素を製造することのさまざまな利点について言及している。彼女は言う。「ガリウム-インジウム共晶（混合物）がアルミニウムに魔法をかけて、酸化膜を取り除くために、エネルギーをかける必要はありません。アルミニウムを活性化させた後は、水の中に入れれば水素が発生します」。
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また、共晶混合物は、アルミニウムと化学反応を起こすのではなく、アルミニウムの粒の間を「物理的に移動」するという。また、ガリウムとインジウムの共晶混合物は、高価で不足しているため、回収が可能であることも指摘した。「このプロセスの最後に、私が入れたガリウムとインジウムをすべて回収して、再び使うことができるのです」と彼女は語っている。(関連記事 バクテリアが古い電池から貴金属を回収し、新しい電池に利用できる)
Hart、Meroueh、共著者のThomas Eagarは、ケイ素とマグネシウムを含むアルミニウムのスクラップが、他のサンプルとは異なる特性を示すことを確認した。アルミニウムにこの2つの元素を混ぜると、適度な強度がありながら腐食しにくい材料となり、リサイクルの際によく見られる。そこで研究チームは、2つの合金が結合してできる物質であるケイ化マグネシウムの存在が、共晶混合物の浸透を妨げているのではないかという仮説を立てた。
この仮説は、シリコンとマグネシウムを塗布したアルミニウム片を走査型電子顕微鏡で観察した結果、証明された。すでに48時間処理されていたにもかかわらず、マグネシウムシリサイドがバリアとなって、ガリウム・インジウム混合物の浸透を防いでいたのである。このように、MITの研究者たちは、不完全なプロセスでは、シリコンとマグネシウムを混合したアルミニウムの水素収量を最大化するためには、長い前処理期間が重要であることを示した。
その1年も前に、ベルギーの研究者たちは、エネルギーとは別に水素を生成するソーラーパネルの開発に成功している。ルーヴェン大学のヨハン・マルテンス教授が率いる研究チームは、このパネルは空気中の水分を利用して水素を発生させることができるという。さらに、生成された水素は、家庭用の暖房システムに利用できるという。
実際にパネルを使ったデモンストレーションでは、大量の水素を発生させることができました。試作品を太陽に当てた途端、大量の水素の泡が発生しました。マルテンスのチームメンバーであるヤン・ロンゲ研究員は、このソーラーパネルについて次のように述べている。「このパネルが20枚あれば、非常に断熱性の高い家で冬を越すのに十分な熱と電気が得られ、しかも電気が残っている」と述べている。
NewEnergyReport.comでは、水の力だけで水素を製造する方法についての記事を掲載しています。
https://www.naturalnews.com/2021-08-17-scientists-discover-hydrogen-production-using-aluminum-water.html
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