メタネーションと水素について教えてください。

水素を単体で、燃やしたときのエネルギーとメタネーションして、二酸化炭素とくっつけた水素を燃やしたときのエネルギーでは、どちらがエネルギーが大きいのでしょうか。水素は同じ量使うものとして質問させてください。よろしくお願いいたします。

No.1 ベストアンサー 回答者： kantansi 回答日時： 2024/07/06 16:34

水素のエネルギー利用について、単体で燃やす場合とメタネーションして合成メタンを作り、それを燃やす場合を比較します。

水素の単体燃焼：

水素（H₂）を単体で燃やすと、次の反応式でエネルギーが発生します：2H2​(g)+O2​(g)→2H2​O(g)

この反応は非常にエネルギー効率が高く、燃焼時に発生する水蒸気（H₂O）は環境に影響を与えません。



メタネーションと合成メタンの燃焼：

メタネーションは、水素（H₂）と二酸化炭素（CO₂）から合成メタン（CH₄）を作る技術です。
合成メタンは次の反応式で生成されます：CO2​(g)+4H2​(g)→CH4​(g)+2H2​O(g)

合成メタンを燃やすと、次の反応式でエネルギーが発生します：CH4​(g)+2O2​(g)→CO2​(g)+2H2​O(g)

この反応でもエネルギーが得られますが、燃焼時に発生する二酸化炭素（CO₂）は環境に影響を与えます。



比較：

水素の単体燃焼はエネルギー効率が高い一方で、合成メタンの燃焼はCO₂排出があります。
エネルギー量としては、水素の単体燃焼の方が多くなりますが、環境への影響を考慮すると、メタネーションによる合成メタンの利用が注目されています。



総括すると、エネルギー量だけを見ると水素の単体燃焼が優れていますが、環境への配慮を含めて判断する必要があります。

この回答へのお礼

二酸化炭素が環境に影響を与えるので、エネルギーのことだけではなく、環境への配慮も含めて判断する必要があることを教えていただきありがとうございます。とても勉強になりました。
今回の質問では、水素が一定の量(A量)あるとして、その水素にCO2(Bg)をくっつけた(A量プラスB)の場合と水素のままの(A量)場合、にどちらが燃焼時のエネルギー量があるのかを知りたかったです。言い方を変えると、二酸化炭素をくっつけた方がエネルギー量が増えるのであれば、二酸化炭素をくっつける意味があるということが知りたかったです。二酸化炭素をくっつける効果がエネルギー量と言う面からはどのくらいあるのか、知りたかったです。
質問がうまくできておりませんで申し訳ありません。
ありがとうございました。

お礼日時：2024/07/11 23:29

No.2 回答者： k-841 回答日時： 2024/07/08 10:55

何が知りたいのかいまいちよくわかりませんが、単純な発熱量だけであればちょっとググればすぐに情報は出てきます。

2H2 + O2 -> 2H2O
の反応は284KJ/mol（水素分子のmol数）

CH4 + 2O2 -> 2H2O + CO2
の反応は802KJ/mol（メタン分子のmol数）

なので、水素原子の数を同量とした場合の発熱量そのものは284:401でメタンの方が大きいです（炭素と酸素の反応が同時に発生する、簡単に言えば燃料そのものが多いので、当たり前と言えば当たり前ですが）。たとえばバーベキューで言えば肉の焼け方を備長炭とマングローブ炭とで比較しているようなもので、フェアな比較はできないということです。

この回答へのお礼

発熱量についての考え方を教えていただきありがとうございます。発熱量とか分子のmol数と言った言葉を検索キーワードに使うことが理解できました。
質問が何のための質問であるか分かりにくくすみませんでした。例えば、20リットルのポリ袋にいっぱいの水素があったとし、それを使ってそのまま暖を取るのと、メタネーションなどで20リットルのポリ袋にいっぱいの水素に二酸化炭素をくっつけてから、それを使って暖を取るのでは、どちらが長く暖かくすることができるのかを知りたかったです。二酸化炭素をくっつけるエネルギーはこの場合は考えていませんでした。
教えていただきありがとうございました。

お礼日時：2024/07/11 23:18