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講義No.07885

実用化はもうすぐ! 水素エンジンがもたらす未来

ガソリンの代わりに水素を使う

 自動車やオートバイを動かすエンジンは、現在、石油に由来する燃料を使って動かすものが大半を占めています。しかし、石油は燃焼によりCO2を排出するため、その代替となるような新たなエネルギー源を用いたエンジンが研究されてきました。その中の1つが「水素エンジン」で、水素と空気の混合気を燃焼させて動かします。

ガソリンエンジンと同じ構造で動く

 水素エンジンのメリットは、ガソリンエンジンとほとんど同じ構造で動作させられる点です。混合気をターボチャージャーで燃焼室に送り込んで燃焼させる際、水素はガソリンよりも、混合気に点火するスパークプラグに電荷が残りやすいため、燃焼室の外で燃焼が起こる「バックファイア」が発生する課題がありました。しかし、スパークプラグにアースをつけたり、システムの変更などの改良で、課題も解消されてきました。現在、水素エンジンに変更する前のベースエンジンの9割に相当するパワーを出せるようになりました。燃焼により水と少量の窒素酸化物が排出されますが、二酸化炭素は排出しないので、ガソリンエンジンに比べて環境負荷が少ないというメリットがあります。

水素をどうやって供給するかが課題

 水素エンジンの普及において最大の課題となるのは、燃料の水素をどのようにして供給するかという点です。仮に天然ガスなどから工業的に水素を生産・供給しようとすると、結果的にガソリンを使う場合と同じかそれ以上に化石燃料を消費してしまうという結果になりかねません。しかし、例えば製鉄所や化学プラントでの工業生産の副産物として排出される水素を回収して再利用すれば、環境に負荷をかけずに水素エンジンを実用化することが可能になります。
 乗用車すべてに水素エンジンを導入するのではなく、まずはバスなどの公共機関や商用のトラックなどに水素を供給する仕組みを作って運用できれば、それが水素エンジン搭載車を実用化する、最も理想的な展開かもしれません。

夢ナビライブ2019 東京会場

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この学問が向いているかも 機械工学

東京都市大学
工学部 機械工学科 准教授
伊東 明美 先生

メッセージ

 私はエンジンを専門にしています。自動車会社と連携して、より良いエンジンを作るための研究をしています。最近は燃費低減が非常に大きな課題ですが、その改善のためにエンジンにいろいろなセンサーを取り付けて、実際に研究室で動かして、現象を解明し、燃費低減や排ガス低減のための新しい提案を行っています。エンジンや自動車に興味があれば、ぜひ私たちの研究室に来てください。

先生の学問へのきっかけ

 子どもの頃から自動車のような動くものが大好きでした。絵を描いたり模型を作ったりすることも好きだったので、機械系に対する適性があったのかもしれません。大学は機械工学科に進みました。入学した大学がエンジンの研究で有名だったこともありましたが、基本的には興味を持てる方向、好きな方向を選んできた結果が、現在の専門につながったのです。
 エンジンに触れる仕事は研究、開発、製造などさまざまありますが、その中で研究に従事しているのはメカニズムの解明といった「謎解き」のような仕事が好きだからだろうと思っています。

先輩たちはどんな仕事に携わっているの?

自動車会社(設計・実験)/エンジン部品会社(設計・実験)/石油会社(実験)

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伊東 明美 先生がいらっしゃる
東京都市大学に関心を持ったら

 東京都市大学は2009年4月に武蔵工業大学からへ校名を変更。新たに文系2学部、理系2学部、文理複合系1学部を擁する総合大学として発足しました。前身の武蔵工業大学は80年の歴史を持ち多くの卒業生を輩出、日本の産業発展に貢献して来ました。97年には文系・理系複合の環境情報学部、09年には文系の都市生活学部と人間科学部を設立し、工学部から分かれた知識工学部を加えて学問の分野が大きく広がっています。80年の歴史を携え、キラリと光る特徴をもち存在感のある大学を目指す東京都市大学は、常に進化を続けています。

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