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水素は水として地球上に大量に存在する。水素は世界的エネルギー、資源環境の生活問題解決の鍵としてクローズアップされてきている。
水素の物性・反応の機能性化と応用
基礎物性に関する基礎科学研究とエネルギー利用に関する応用科学技術から本書は構成されています。 |
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- 水素関連の最先端科学技術を網羅掲載。
- 水素は多様なエネルギー変換が可能なWorking materialである。
- マイルドなエネルギー密度から高エネルギー密度に対応しうるシステムが可能である。
- 水素自動車の実用化（カナダ）、水素燃料電池の実用化（2004年以降、TOTO、九州電力、新日本製鉄）家庭用燃料電池コジェネレーションの実証実践実験（東京ガス）など次々と実用化が進む。
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編・著者 |
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市村 憲司(熊本大学大学院自然科学研究科教授) |
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執筆者 |
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市村 憲司(熊本大学大学院自然科学研究科教授)
松井 昇(（財）豊田理化学研究所事務長)
今枝 健一(中部大学工学部応用化学科教授)
中原 祐典(（元）都城高等専門学校電気科教授)
樋口 芳樹(京都大学大学院理学研究科助教授)
宮崎 哲郎(名古屋大学大学院工学研究科教授)
渡辺 国昭(富山大学水素同位体科学研究センター教授)
波多野雄治(富山大学水素同位体科学研究センター助教授)
本間 秀木(東洋シーシーアイ（株）技術顧問)
松本 泰道(熊本大学大学院自然科学研究科教授) |
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体裁／価格 |
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体裁／Ｂ５判 430ページ 上製本
定価／本体42,000円＋税
発行日／2001年12月20日
コードNo.916 |
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温暖化防止京都会議で深刻に議論された代表的な問題は、地球温暖化ガスの排出規制に関することでした。温暖化ガスの中で、先進国をはじめとして産業構造上大量に排出される二酸化炭素が争点となった。この点では、水素の含有率の高い燃料を利用することが二酸化炭素の排出を押さえる対策が有効である。価格という経済事情が優先される現在、この対策を実行するために、部分的なクリーン度に視点が移っている。しかし、全体としてクリーンであるトータルエネルギーシステムを構築するコンセンサスが大切です。
我が国でも、エネルギーを研究開発するニューサンシャイン計画の中で1993年より「水素利用国際クリーンエネルギーシステム技術計画（WE-NET）をスタートさせた。新エネルギー・産業技術開発機構（NEDO）などで、水素の構造、輸送、貯蔵、及び利用の基礎的技術の確立を目的とした第一期計画（1998年まで）を実施し、実用化に向けた第二期計画が1999年より始まっている。開発された水素燃焼タービンを1700度、50気圧という高温高圧の水蒸気で発電効率が約60％となり、石炭や石油の火力発電での40〜50％に比べて高い発電効率が得られ、実用化に向けた第二段階の開発研究に入っている。発電に関しても、産業革命以来の蒸気機関を利用した発電システムから、風力・地熱・潮力・太陽光発電、あるいは水素を利用した「燃料電池」による直接発電が実用に向けて開発・検討されている。この様な状況の中で水素エネルギーや水素関連技術（水素製造、水素の関与する触媒反応、水素貯蔵・排気素子、水素燃料電池、核融合など）に関する世界各国ならびに我が国の産・官・学の研究開発は著しい進展を見せており、各々の専門分野の専門書は多数出版されている。本書は基礎物性に関する基礎科学研究とエネルギー利用に関する応用化学技術から構成されており、本書が各々の専門分野の方々に異なる領域を見ていただくことによりインターフェース的役割を果たし、各者の有機的連携・融合により新しい視点、見込まれるブレークスルーを見据えることができ、水素関連の最先端技術の進展に貢献できれば幸いである。 （市村）
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【第１章】水素のスタティクスとダイナミックス |
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1. 1 水素の存在様式と基礎物性 （市村 憲司）
1. 1. 1 水素の存在
1. 1. 2 水素の誕生
1. 1. 3 水素の発見
1. 1. 4 水素の構造
1. 1. 5 水素ファミリー
1. 2 水素の関与する物性
1. 2. 1 吸着・吸蔵・反応 （市村 憲司）
1) 炭素基盤物質
2) 水素脆性
3) 水素による組織制御
1. 2. 2 電導性/プロトン伝導 （松井 昇）
1) 固体水素の研究
2) プロトン伝導体について
3) プロトン伝導体の種類
1. 2. 3 超伝導体 （今枝 健一）
1) 水素を含む超伝導体の背景
2) Na-H-C60超伝導体
3) K-H-C60超伝導体
1. 2. 4 生体導体 （中原 祐典）
1) 序論
2) 単純蛋白質とヘム蛋白質の電気伝導度
3) シトクロムc薄膜の電気伝導
4) シトクロムc3薄膜の電気伝導度
1.3 水素の関与する反応
1.3.1 水素の関与する触媒反応 （市村 憲司）
1) 水素化反応
2) 水素化分解法
3) 水素化脱硫触媒
4) 燃料電池アノード電極触媒
5) 一酸化炭素および二酸化炭素の水素化反応
6) 触媒による反応機構、同位体効果、分離係数の濃度依存性、トリチウムβ線の協奏効果
1. 3. 2 生体反応：ヒドロゲナーゼ （樋口 芳樹）
1) ヒドロゲナーゼの種類、生化学的および機能的特徴
2) ヒドロゲナーゼの3次元構造
3) ヒドロゲナーゼのモデル化合物の研究
4) 水素分子活性化の反応機構の解明
5) 構造化学的研究結果のまとめ
1. 3. 3 水素のトンネル反応 （宮崎 哲郎）
1) 水素のトンネル反応の基礎
2) 水素のトンネル反応の展開
3) 水素のトンネル反応のまとめ |
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【第２章】水素とエネルギー |
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2. 1 水素燃料 （市村 憲司）
2. 2 水素燃料電池 （松井 昇）
2. 2. 1 ニッケル−水素電池
1) 電池の分類
2) ニッケル-水素電池
3) 高圧型ニッケル−水素電池
4) ニッケル−水素電池の応用
2. 2. 2 燃料電池
1) 燃料電池の発展
2) 燃料電池の実用化
3) 日本の燃料電池開発
2. 2. 3 水素−酸素燃料電池の基礎的研究
1) 燃料について
2) 水素−酸素燃料電池の性能向上
2. 2. 4 陽イオン交換膜型燃料電池
1) SPE型燃料電池
2) SPE型燃料電池とアルカリ型燃料電池
3) PEFCの新しい動き
2. 2. 5 PEFC開発の現状
1) PEFCの自動車への応用
2) 家庭用コージェネレーション電源
2. 2. 6 高温固体電解質型燃料電池
1) 高温型燃料電池
2) 固体電解質型燃料電池
3) SOFC開発の現状
4) SOFCの新たな応用
2. 3 核融合炉燃料 （渡辺 国昭・波多野雄治）
2. 3. 1 核融合炉の成立条件
1) 核融合炉燃料
2) プラズマ閉じ込め方式
2. 3. 2 核融合炉燃料サイクル
1) 燃料生産
2) 燃料精製および同位体分離
3) トリチウム除染
2. 3. 3 材料相互作用の概略
1) 熱力学的挙動（吸着、溶解、水素化物生成）
2) 動力学的挙動（吸着、拡散、透過）
2. 3. 4 水素同位体の挙動
1) トリチウムの性質
2) 同位体効果
3) 放射線壊変効果
2. 4 水素製造
2. 4. 1 直接分解、電解、熱化学法 （市村 憲司）
1) 水の直接分解
2) 熱化学法
2. 4. 2 天然ガス、LPG、ナフサ等の水蒸気改質による水素製造 （本間 秀木）
1) 炭化水素の水蒸気改質による水素製造
2) 脱硫精製
3) 水蒸気改質技術
4) CO転化
2. 5 光触媒による水の光分解 （松本 泰道）
2. 5. 1 本多−藤島効果
2. 5. 2 光触媒の原理
2. 5. 3 バンドエネルギー位置の測定方法
2. 5. 4 酸化物半導体のバンドエネルギー位置関係
2. 5. 5 水分解のための光電気化学セル
2. 5. 6 光触媒の具体的例
1) 酸化チタン系酸化物
2) 層状酸化物
3) オキシナイトライド
2. 6 水素貯蔵・排気素子 （市村 憲司）
2. 6. 1 液体水素
2. 6. 2 高圧ボンベ
2. 6. 3 水素貯蔵用合金
2. 6. 4 分離、精製、真空ポンプ素子等の機能性
2. 6. 5 炭素の仲間の利用
2. 6. 6 プラズマ−真空制御：プラズマ制御
2. 6. 7 バルクゲッター
2. 6. 8 バルクゲッターによるプラズマ制御
2. 6. 9 不活性化処理
2. 6. 10 ゲッター材の改良点
2. 6. 11 貯蔵一供給一回収：ウラン・チタンゲッター
2. 6. 12 バルクゲッター
2. 6. 13 バルクゲッターの改良点
2. 6. 14 精製・濃縮・分離：精製・濃縮
2. 6. 15 同位体分離
2. 6. 16 除去−保管廃棄
2. 6. 17 炭素基盤物質の水素等のゲッター特性 |
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