車にガソリンを注入するたびに、世界の化石燃料の供給がわずかに枯渇することになります。 。 石油を含むこれらの燃料 および石炭 、先史時代からの生物の凝縮された残骸です。これらの燃料の供給は限られており、最終的には使い果たされます。さらに悪いことに、この石油供給の多くは、豊富な石油に恵まれた少数の国によって管理されており、これらの国は石油供給とその価格の両方を決定することができます。さらに、米国のような国が化石燃料に依存することは、すでに複雑な外交と国家安全保障の問題をさらに複雑にします。化石燃料は、数世紀にわたって世界のエネルギー需要の多くを満たしてきましたが、将来もそれを継続できる期間には限界があります。
私たちが住んでいる宇宙は約75％の水素で構成されていますが、地球の表面には驚くほど純粋な水素がほとんどありません。水素ガスは一般的にH 2 として存在します 2つの水素原子が結合している分子。 H 2 分子は非常に軽いので、含まれていない水素ガスは地球の大気圏の最上部に簡単に浮かび、実際に宇宙に逃げることができます。地上レベルの水素のほとんどは、分子の形で他の元素と結合しています。たとえば、水中では、水素が酸素と結合してH 2 を形成します。 O分子。
水素含有分子から純粋な水素を生成するために使用できるいくつかの方法があります。水素は天然ガスから抽出することができ（これまでで最も一般的な方法）、電気分解によって水から除去することも、藻類や特定の種類のバクテリアから生物学的に生成することもできます。水素製造のより有望な方法のいくつかはまだ研究されていますが、天然ガスからの抽出などの他の方法が一般的に使用されています。
1970年、化学者のジョンボックリスは、水素経済という用語を作り出しました。 すべての車両が水素を使用する未来を指す 燃料として。この方向への重要なステップは、燃料電池と呼ばれる装置の開発でした。 、水素を利用して発電します。主要な自動車メーカーはすでに燃料電池を搭載したコンセプトカーを製造しています。フォルクスワーゲンティグアンHyMotionとシボレーエクイノックス燃料電池SUVはその2つの例であり、少なくとも1つの水素燃料電池製造モデルであるホンダFCXクラリティがカリフォルニアですでに利用可能です。
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水素経済の最も重要な利点の1つは、燃料電池が汚染されていないことです。燃料電池で発電する場合、二酸化炭素の排出はありません。水素燃料電池は、熱と水という2つの副産物を生成します。道路上のすべての車両が水素燃料電池で駆動されている場合、多くの米国の都市にぶら下がっているおなじみのスモッグの雲はほとんど消えます。環境保護庁によると、全アメリカ人の半数は、人間の健康に悪影響を与えるのに十分な汚染がある地域に住んでいるため、スモッグを減らすことは大きなメリットになります。
元素炭素に由来する燃料を燃焼させる内燃機関 、主に二酸化炭素などのいくつかの副産物を生成します 、水 、およびすすと呼ばれる物質の小さな粒子 。煤は、人間が呼吸する空気中に放出されると、喘息、肺がん、およびその他の病気を引き起こす可能性があります。さらに、ほとんどの科学者は、大気中の二酸化炭素の量が増えると地球温暖化に寄与し、最終的には地球の大部分に有害な気候変動を引き起こす可能性があると考えています。
21 st でこれらの問題を減らすには、内燃機関から水素などの汚染のない燃料源に変換することが重要になります。 世紀。しかし、今日の道路には1億3000万台以上のガソリン車があり、燃料電池車が近い将来、大幅な環境改善をもたらすのに十分な違いをもたらすとは考えられません。初期の燃料電池車は少なくとも10万ドルの費用がかかると見積もられており、通常のドライバーの手の届かないところに置かれます。もう1つのポイントは、水素製造プラントや給油所など、これらの自動車を実用化するために必要なインフラストラクチャがまだ利用できないことです。一部のオブザーバーは、短期的には、水素自動車と、バッテリー駆動の電気自動車や他の代替燃料を使用する自動車など、他の種類の自動車を組み合わせて使用することで環境の変化が生じると考えています。
既存の大気汚染はすぐにはなくなることはありません。煤は数週間から数ヶ月で大気から落ち着きますが、二酸化炭素はかなり長い時間残ります。今日、すべての炭素排出源が排除されたとしても、大気中の炭素レベルが正常に戻るまでには数十年かかる可能性があります。さらに、自動車は二酸化炭素排出源の1つにすぎません。石炭火力発電所などの他の発電所も、地球温暖化を防ぐために大幅に削減する必要があります。
水素効率水素燃料電池のもう1つの大きな利点は、その効率です。内燃機関はガソリンの化学エネルギーの20％未満しか使用しないため、比較的非効率的なプロセスになっています。対照的に、燃料電池はかなり効率的で、水素で利用可能なエネルギーの約60パーセントを利用します。
米国で使用されている石油の半分以上は他の国から輸入されています。これは米国の経済に大きな影響を及ぼします。この輸入石油の3分の2は輸送に使用されています。非常に多くの石油が米国外から来ているので、価格と供給の変化は主に私たちのコントロールの外にあります。石油の多くは、中東の政治的に不安定な地域から来ています。米国を中東の石油への依存から解放する試みは、1970年代にさかのぼります。しかし、それ以来、輸入される石油の量は実際に増加しています。さらに、2001年9月11日の同時多発テロ事件の後、米国の石油依存に対する懸念はさらに高まっています。
石油への依存に関するもう1つの問題は、石油価格の上昇が米国経済全体に影響を及ぼし、製造に石油を使用する製品や市場に出すために石油を必要とするほとんどすべての製品の価格を上昇させることです。石油価格は近年急激に上昇しており、ガソリンとディーゼル燃料の価格は2008年を通じて1ガロンあたり4ドルから5ドルの範囲で推移しています。
水素はガソリンより安いのでしょうか？米国エネルギー省は、現世代の燃料電池が1キロワットあたり約225ドルの価格で発電すると推定しています。残念ながら、水素が燃料としてのガソリンと競争する前に、価格はキロワットあたり約30ドルに下がる必要があります。ただし、全米研究評議会は、1マイルあたりで測定した水素自体のコストは、ガソリンの現在のコストよりもすぐに50％も低くなる可能性があると予測しています。明らかに、この利点はガスの価格が上がるにつれて着実に増加し続けるでしょう。水素が電気に変換される効率も、水素に大きな利点をもたらします。
水素自動車は私たちの石油依存症を打破するのに役立ちますか？水素自動車はこの依存を減らすのに役立ちますが、石油輸入に大きな違いをもたらすのに十分な水素自動車が日常的に使用されるようになるまでにはおそらく数十年かかるでしょう。ただし、長期的には、水素自動車の影響はかなりのものになる可能性があります。
水素自動車は未来の自動車だけではありません。現在、いくつかの燃料電池自動車（またはFCV）が出回っています：
水素経済が米国に汚染や外国の石油への依存のない未来を提供するのであれば、それは持続可能でなければなりません。つまり、人口増加、エネルギーを大量に消費する技術の使用の増加、政治の変化、環境や次世代の福祉に対する人々の態度の変化に対応できなければなりません。世界のエネルギー需要は2050年までに倍増すると推定されています。急速に減少する化石燃料の供給がこの需要に追いつく可能性は低いため、新しいエネルギー資源が重要になります。
持続可能な水素経済の主な障害の1つは、より大きな分子から水素を抽出するために現在使用されている方法が電気に依存していること、そして電気は主に汚染を引き起こす方法によって生成されることです。石炭火力発電所の電力を利用して水素抽出を行う場合、水素抽出時に汚染が発生したため、燃料電池が汚染されなくても構いません。水素が真の無公害電源であるためには、水素を抽出するために使用される電力は、太陽光発電などの無公害の方法で生成される必要があります。現在のところ、これは通常は当てはまらないため、真に持続可能な水素経済には、発電の大幅な変更が必要になります。
ストレージも問題です。水素燃料は圧縮された液体の形で貯蔵され、時間の経過とともにその一部は蒸発によって逃げます。水素自動車が定期的に運転されていない場合、蒸発損失は燃料の全体的な費用を大幅に増加させます。また、液体水素を車で運べる量に圧縮するには大量のエネルギーが必要であり、そのエネルギーは汚染を引き起こす方法を使用して生成された可能性があります。
一部の専門家は、水素の生産と貯蔵の改善が15年から30年で持続可能な水素経済につながると信じています。しかし、水素経済の考え方には反対者がいます。その多くは、そのような経済は決して持続可能ではなく、他の形態の発電を探求するために私たちの資源をより有効に活用できると信じています。水素が本当に未来の燃料であるかどうかが明らかになるまでには何年もかかるかもしれません。
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