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トヨタの話です。水素エンジン車(先日富士スピードウェイで24H走り切ったレーシングカータイプ)の燃料に使用する水素は液体状態で充填するのですか?それとも気体ですか?

また、水素は非常に燃えやすい物質でもありますが、どのように安全性を担保するでしょうか?
引火して爆発など起きる可能性はありますか?

A 回答 (7件)

もしかしたら使い捨てライターとかカセットコンロのガスボンベの様な液化ガス(ブタンガス)を想像されているのかもしれませんが・・・水素はどれほど高圧に充填しても、ライターやコンロのボンベの様には液化しません。

気体のまま超高圧(800気圧と発表されましたが、実際は700気圧程度の様です)で充填されているだけです。

>水素は非常に燃えやすい物質でもありますが、

 ガソリンと比較すると、答えは『いいえ』です。

 水素の発火点は大気中で572℃と、他の可燃性ガスと比較してもかなり高温です。一方ガソリンの発火点は260℃で、水素よりもかなり低い温度で爆発します。

 一方引火点は、水素には公式データがありませんが、一般には-157℃とされており、一方ガソリンは‐38℃です。
 引火点で比較すると水素の方がかなり危険な気がしますが、しかし一般的な環境温度ではどちらも余裕で『引火し易い』状態にあり、どちらも超キケンな爆発物です。

 またガソリンはストイキオメトリ(空気14.5に対し空気1の比率)付近になると燃えてしまうので、事故で配管が裂けてタンク内に大気が入ったらタンクが爆発しますが、水素は2に対して酸素が1ないと爆発することはなく、また高圧容器なので配管が破壊されても大気はタンク内に入ることは出来ず、例え漏れた水素が燃え出しても、ボンベまで火炎が侵入することはありません。

 更に。
 ガソリンは重く、漏れると低いところに溜まってジリジリと気化ガスを発生させますが(これが極めて着火し易い爆発ガスになります)、水素は宇宙中で一番軽い物質で、ボンベから漏れたらどこかに溜まることは無くすぐに拡散して薄まってしまいます。

 そもそも。
 労働法上、ガソリンは軽油や灯油と違い、可燃性ガスとして扱わなければならない超危険物質です。ガソリンを水素に替えたところで、極端に危険性が増すワケではありません。

 もっとも、水素の場合『超高圧容器』という点が問題で、例えば鉄道事故に合ってクルマが潰された時、ガソリン車ならガソリンをブチ撒いておしまいですが(そこに着火したら『地獄絵図』ですが)、水素ボンベが事故の衝撃で破壊されたら、着火しなくても結構な爆発を起こすでしょう。少なくともクルマの乗員は、文字通り『四散する』レベルの爆風を受けると考えられます。
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液体水素について調べたところ、1気圧化において気体と液体(LH2=Liquid H2 と呼ぶらしい)で1/800になるみたいですね。

で(ややこしいことに)圧力を変えると色々とかわるらしく、おおよそ700気圧(70Mpa)の圧縮水素と1気圧下の液体水素をくらべると、液体水素のほうが1.5倍程度多いことになるらしい。
ただし液体水素はかなり低い温度(マイナス253℃)にしなければならないので、そのあたりが難しいのかも。

水素は爆発するというイメージが強いですが、炭素などと同様に”燃える”ためには酸素が必要で、酸素がないと燃えません。有名な飛行船の事故(火災)も、爆発してるのではなく燃えているのが分かります。
漏れると危険なのはガソリンでも同じですね。

ただ水素は、水素脆化と言って金属の強度を下げる作用があることが知られていて、これは水素分子が小さいために金属のすきまに入り込んでつながりを弱くすると考えられているようです。この水素脆化は、まだあまりよく調べられていなかったりするようで、長い年月使用された水素タンクは、予想以上に脆くなっていたりする可能性も無きにしも非ず・・のようです。
まぁこの辺りは、偉い人が解決してくれるんじゃないかと期待しています。少なくとも、蓄電池のできるできる詐欺より可能性は高いのではないかと思っていますw

あと水素を内燃機関で燃やすと、窒素酸化物 (NOx) や過酸化水素類が発生するらしく、燃料電池よりかはクリーンではないようですw また効率も2割くらい低くなるらしい。やはり燃料電池が本命でしょうか。
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この回答へのお礼

トヨタは水素エンジン車が本命だと思います(富士スピードウェイで走ったレーシングカー)
なぜなら水素エンジン車は今のガソリン車と似たような構造で製作されるため、下請け企業の仕事を確保できるからです。燃料電池車はだいぶ構造が違うらしいので、下請けはあまり助からないとか。この考えは間違っていますか?

お礼日時:2021/06/03 23:27

タクシーだって引火性ガスを高圧タンクに入れて走ってますが・・


絶対数の問題でガス爆発という事故は無いだけかもしれませんが、ガソリンだって爆発的燃焼しますし(小さな容器にちょっとだけガソリン入れて火を付けてみるがよい)
タンクそのものは非常に頑丈に造られています。普通の自動車事故程度で破損する事はありません。周辺のバルブとかの損傷で漏れる事はあります。気体の滞留状況によっては爆発もあるでしょうが、割と条件が揃わないと難しいです。
状態によっては、ガソリンの方が拡散しにくいので、爆発になりやすいとも言えるかもしれません。
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800気圧のタンクで、気体のようです。


これはMIRAIで使用されているタンクということで(MIRAIでは700気圧で使用らしい?)、設計上は2400気圧まで使えるとか。

水素を液化すると体積が1/800になる、と書かれていた記事があったのですが、ちゃんと調べていません(時間が・・)
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水素は気体です。

高圧の気体です。
常温で液体にするのは難しいですから。

水素の安全性は堅牢なタンクと堅牢な密閉蓋に依存します。
引火して爆発する可能性はタンクの蓋が簡易なガソリン車の方がリスクが高いです。
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水素って原子番号が一番小さいから、漏れないか心配ですよね・・


ヘリウム封入HDDも結構苦労してるようです。

水素の生成自体にも、化石燃料を使うか?大量の電力を使うか?など・・・課題はまだまだ残ってて開発中のはず。
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水素エンジンは、通常、気体を圧縮したタンクで積んでると思います。


航続距離が400kmの自動車は70MPaのタンクを搭載してると思いますが、まだこれ以上の高圧のタンクは聞いたことがないです。
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この回答へのお礼

気体なんですねぇ。70MPaですか。
トヨタが水素ステーションを各地に作ろうとしていますが、インフラ整備が進むめどはあるのでしょうか?
本当に10~15年後に水素の時代が来るでしょうか?

お礼日時:2021/06/03 22:06

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