CO₂在城市中安全使用免费氢气

CO₂在城市中安全使用免费氢气

2020/03/31

CO₂在城市中安全使用免费氢气 一氧化碳从建筑物中逸出₂

AIST 福岛可再生能源研究所 (FREA)，将阳光或风产生的电力转化为氢气，储存起来，并根据需要用作热能或电力我们正在为此目的进行技术开发。我们目前正在与清水株式会社合作氢能系统示范实验概述和高效储存氢气的氢载体技术

我想充分利用太阳能产生的剩余电力

　我开始看到大型太阳能发电设施随处可见。在阳光明媚的日子里，它似乎会产生大量的电力，为世界提供大量的太阳能。然而，在现实世界中利用自然能源并不那么容易。

　这是因为现有的供电系统无法处理稳定的输出，并且无法处理像自然能源那样随天气和时间而大幅波动的输出。不管有多少阳光照在我们身上，目前的情况是，供需平衡能力不足、输电能力不足、储能技术不足，我们只能减产。

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　前田哲彦领导的氢与热系统团队正在福岛可再生能源研究所（FREA）开展工作，通过将发电与可再生能源、剩余电力储存以及储存能量的安全利用等单独技术相结合，开发一种充分利用从发电到利用的能源的系统。

可安全储存氢气的不易燃储氢合金

　FREA正在积极开发储存可再生能源的方法，利用阳光产生的电力将水分解并转化为氢气，将氢气与各种物质结合，并将其以液体或固体形式储存。当氢气实际用于热或电时，会发生化学反应，从液体或固体中提取氢气，然后将其转移到燃料电池中使用。

　在探索各种储存氢的方法时，前田选择了将其储存在金属中的方法。它是由可再生能源产生的二氧化碳₂这是基于免费氢实际上将用于建筑物和城市街区的假设。

　氢气高度易燃易爆，因此储存时需要严格的安全标准。另外，氢很轻且体积很大，因此为了储存它，必须在高压下压缩或在低温下液化以使其致密。因此，有必要开发符合消防法、高压气体安全法等法律法规的设施和由专家组成的管理系统。然而，如果想在城市中广泛使用，在每个地点都建造新的大型设施或站专家是不现实的。

　“为了在办公楼、酒店、医院等城市建筑中利用氢能，最重要的是能够安全地储存氢气。因此，我们开发了一种新型储氢合金，它可以在常温常压下储存，并且不会燃烧。”

　当传统的储氢合金反复吸收和释放氢气时，合金会变成细粉末，可以点燃并变得可燃。因此，作为储氢合金而闻名的镧镍合金必须根据《消防法》被视为危险材料。

　然而，产业技术研究院新开发的储氢合金无论吸收和释放多少次都不会粉化，并且被认证为不受消防法有害物质规定的限制。更重要的是，通过将氢掺入金属中，氢的体积变为室温下的1/1000，因此不占用太多存储空间。

　当我在思考如何在城市中存储和利用以此方式产生的氢能时，正在推广零排放建筑的清水公司来到了FREA参观。''

　——这是一个很大的转折点。

与清水株式会社合作开发整体能源系统

　清水公司使用建筑能源管理系统 (BEMS) 进行建筑运营。 BEMS是可以集中管理太阳能发电设备、蓄电池、电容器、燃料电池、燃气热电联产等可再生能源的创造和利用系统以及热源、传热、空气、通风、照明、OA设备等使用能源的设备的运行的系统，是旨在降低整个建筑物的能源消耗的系统。

　我们能否将自己的“智能BEMS”与更高效、安全的氢能利用系统结合起来？清水公司的工作人员是这么想的，并参观了FREA，看到的就是前述的吸氢合金。

　清水公司和日本产业技术研究院在认为“这可行！”后于 2016 年 1 月开始了一项联合研究，从开发容纳储氢合金的大型储罐开始，开始研究一种安全的氢能源利用系统，利用该系统从阳光中产生氢气，将氢气储存在储氢合金储罐中，在需要时从储氢合金储罐中提取氢气，使用燃料电池发电，并利用建筑物中燃料电池辐射的废热。

　2018年中，AIST设施的实验证实，通过综合运行能源系统和智能BEMS，可以实现能源的高效利用。

　然而，为了让建筑承包商引入该系统，仅仅说实验进展顺利并没有足够的说服力。毕竟，我们必须证明结果可以在实际建筑中看到。因此，我们决定在某个地方进行演示。''

　2018年10月，产业技术技术研究所与清水产业株式会社的联合研究进一步推进，在产业技术产业技术研究所内设立了以清水产业株式会社为公司名称的实验室（通称“菅实验室”）。这将进一步加强在实际应用方面的合作。

郡山市综合地方批发市场开始验证实验

　FREA所在的郡山市制定了“郡山市能源愿景”，正在推进新能源相关措施。他们决定就示范实验的地点向郡山市寻求合作。在多个候选城市设施中，考虑到场地面积和能源需求等因素，最终选择了郡山市地方综合批发市场。经过与市场用户协调，对太阳能电池板、水电解设备、储氢合金罐、燃料电池等进行搬迁，于2019年7月在市场行政楼开始示范实验。

　市场一大早就开市，日出前后很多人活跃，但到下午三点左右就差不多结束了。另一方面，只要有阳光，太阳能就会发电。由于这个时间差，将多余的电力储存为氢气并在第二天使用的实验也是合适的。仅直接使用太阳能发电就可以节省能源，但据估计，增加氢气储存将额外节省10-15%的能源。

目前，该系统并非全年运行，而是运行两天以收集和验证数据。根据研究结果，他们正在考虑更有效的能源管理方法，并通过反复试验、确认技术要素和建立运营知识来应用它们。

　目前，能源与发电和储氢在同一个地方使用，但随着氢的普及，将储存的氢气运输并在另一个地方使用将变得非常重要。为此，需要将氢气快速填充到汽车中的储氢合金罐中，并在释放能量时冷却燃料电池，因此我们也在开发用于快速填充的合金罐和冷却技术。

　制造、储存、运输和使用氢气。如果能够安全、轻松地做到这一点，氢气的使用量将会增加，无论是日常使用还是灾难发生时的紧急使用。清水公司计划今年在自己的工厂引入该系统，并将示范实验带入下一阶段。

　日本迄今为止的目标是到2050年将温室气体排放量减少80%，但考虑到全球趋势，我们未来可能会以零排放为目标。当然，作为RD20主席的AIST也必须认真推动零排放。首先，我们希望从FREA这里实现零排放。''

　产业技术研究院和清水建设株式会社继续迎接实现氢社会的挑战。