水素社会で水素はオゾン層を破壊しないでしょうか？

本当に水素社会が到来してしまうと大量の水素が使われ、例えば給水素のときや流通の過程で膨大な水素ガスが漏出すると思います。そして、H2 + O3 → H2O + O2となりフロンのようにオゾンを破壊してしまうことはないのでしょうか？心配しています。

No.7 ベストアンサー 回答者： himagene 回答日時： 2024/05/04 13:40

H2 + O3 → H2O + O2のような直接的な反応はほとんど起こらないでしょうが、水素分子の解離エネルギーは4.47eVで紫外線領域にあるので成層圏ではオゾン生成と並行して水分子やOHラジカルが生成され、問題のようです。

オゾン分解反応に関与する活性種としては、水素酸化物（H、OH及びHO2）や塩素酸化物、臭素酸化物があり、これらが触媒のように働いてオゾンを分解するので、特に厄介なものとされています。論文や英語のサイトに詳しい反応が出ています。
ご存知のようん、オゾン層は紫外線吸収層として働いていますが、それだけではありません。紫外線が持っているエネルギーを吸収して上層（オゾン層）の温度を高く保ち、大気の安定分布を形成します。そのために対流が起こらず成層圏ができています。オゾン層が消えて成層圏がなくなったら対流は今の数倍上空まで達します。そうなったら、今騒いでいる気候変動などはやさしく見えるかもしれません。

No.6 回答者： angkor_h 回答日時： 2024/05/04 12:52

No.5です。

> 水素をソーラー発電で水の電気分解で作っていると仮定すると
太陽光は自然エネルギーなので、
自然エネルギーを利用して生産された水素、と言う事になります。

> 水素そのものに温室効果があると考えられていますか？
水素自体には、大気中に有っても、温室効果はありません。

> そもそも、水素と大気は反応するのでしょうか？
とある文献では、次のように記されています。
「大気中のメタン、オゾン、水蒸気など様々の物質と化合し、
　その時に出る反応熱が大気を加熱し地球を温暖化させる。
」

> 上空数千km以上になると水素が主成分*とあります。
水素は一番軽い気体なので、
大気中を通過すれば、最高位に滞留すると思います。

No.5 回答者： angkor_h 回答日時： 2024/05/03 16:40

No.3です。

水素を人が利用するのは、そのエネルギーを利用するためです。
漏洩した水素の大気反応熱は、エネルギーとして利用できず、
温暖化を進めるだけの、無駄な消費になるだけ、と言う事です。

この回答へのお礼

水素をソーラー発電で水の電気分解で作っていると仮定すると温室効果は無いということでしょうか？それとも、水素そのものに温室効果があると考えられていますか？

また、そもそも、水素と大気は反応するのでしょうか？私は拡散により大気組成はどこでも同じだと思っていたのでいずれは光で反応すると思っていました。ただ、mimon01さんの回答が気になり調べていると、上空数千km以上になると水素が主成分*とあります。つまり、反応することなく上昇し地球大気圏の外に出るため(どの程度の割合？)、温室効果はそもそも発生しないのではないでしょうか？

*https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E7%90%83 …
数千km以上では水素が主成分

お礼日時：2024/05/04 09:18

No.4 回答者： mimon01 回答日時： 2024/05/03 16:15

No.2です。

お礼を拝見しました。
気体も相互拡散します(気体の方が拡散係数は大きい)ので、1kmくらいの高低差であれば濃度差は無視できますが、その僅かな濃度勾配でも100km単位で積み重なると組成が大きく変わってきます。
水素の場合は非常軽いので、地球の重力を無視して何千kmも上空まで昇って行き、一部は宇宙空間に逃げて行きます。

この回答へのお礼

ありがとうございます。知らないことばかりで大変勉強にになりました！！

お礼日時：2024/05/04 09:20

No.3 回答者： angkor_h 回答日時： 2024/05/03 15:23

No.1です。

失礼しました。
とある文献によれば、
大気中に漏洩した水素による大気中物質との化学反応熱は、
CO2による温室効果の33倍にもなる、とのことです。
今後の水素利用の拡大を見れば、
数十年後には温暖化が急激に進む可能性があるという報告もあり、
如何に水素漏洩を防ぐかが課題になるようです。

この回答へのお礼

再度、回答いただきありがとうございます。水素の反応熱は地球大気圏内であればどこで燃やしても発生しますのでそれは関係ないかと思います。仮に、特定の方法や場所で反応させることで膨大な熱を出すならその性質を利用して発電できるような気もします。ちょっと言っている意味がよくわからないです。

お礼日時：2024/05/03 15:55

No.2 回答者： mimon01 回答日時： 2024/05/03 14:58

オゾン層の存在する高度は地上約15～50kmの範囲ですが、水素は非常に軽いので直ちに高度800km以上の電離層まで昇って行きます。

すれ違いざまに分子を何個か還元するかもしれませんが、確率的には無視できるレベルです。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
食塩と水でも長い間水槽に入れておけば拡散により一定濃度になる気がしますが、このようなことにはならず、多くの水素は電離層に貯まるという感じでしょうか？

お礼日時：2024/05/03 15:57

No.1 回答者： angkor_h 回答日時： 2024/05/03 14:35

水素の発火温度は500度超もあるので、

上空では自然に燃えることは無いです。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
自然に燃えなければ水素はどの様になりますか？どんどん水素が地球表面にたまり続けるのでしょうか？
また、上空に上がった希釈された低濃度の水素とオゾンが共存する環境で、紫外線などが辺り、水に反応することはないのでしょうか？

お礼日時：2024/05/03 14:59