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マグネシウム発電、国内特許出願を完了し、外国出願の手続き中だという。

名無しさん 2012/12/14 10:24 [返信] [編集]

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　　　　　　　　　　2012年10月 8日 (月)

マグネシウム発電、マグネシウム時代（小野盛司　１１）

日本経済復活の会　会長　小野盛司

　不活性物質で、環境に豊富に存在しているマグネシウムの化合物を太陽光で精錬し、マグネシウムを取り出し、それを燃料として直接電気を起こし、燃えかすの酸化マグネシウムを再び太陽光で精錬しマグネシウムに戻す。これがマグネシウム循環型社会だ。これが実現すれば、車もマグネシウム電池で走り、火力発電所もマグネシウム（又はそれを使って発生させた水素）を燃料として発電し、燃えかすはリサイクル可能だ。二酸化炭素等、人類に有害になるものは一切発生しない。

　こんな夢のような技術の研究が次の２つの研究グループで進んでいる。

①東北大小濱泰昭のグループ

②東工大矢部孝のグループ

　ここでは、実用化間近と思われる東北大小濱グループの研究中心に紹介するが、東工大グループの研究に関しては、例えば

https://aspara.asahi.com/blog/science/entry/R2dQALvUh8

を参照して頂きたい。

　マグネシウムはどこにでもあるありふれた金属であり、海水中だけで１８００兆トンもあるので、無尽蔵と言ってよい。実用金属の中で最も軽く酸化しやすい。大量に保管すると、爆発の危険があるが、特殊合金化することで難燃性（実質燃えない）にすることに産総研・東北大のグループが成功した。

　マグネシウムの精錬のコストをどこまで抑えられるかが、マグネシウム発電の実用化にとって最重要課題となる。現在、マグネシウムは主に中国でドロマイドという鉱石からフェロシリコンを使ってピジョン法で還元している。しかし、得られるマグネシウムの重さの１０倍以上の石炭が必要で、１ｋｇあたり２５０円程度のコストとなる。これが１ｋｇあたり１５０円程度でできる精錬法が見つかれば経済性では問題なくなる。

　東北大チームは凹面鏡（パラボラ鏡）で太陽光を集め１２００度に熱してマグネシウム化合物を還元する。温度が低ければ低いほど熱変換効率は高くなり、熱変換効率は約７０％以上が可能である。ただし、１２００度という比較的低い温度での精錬を可能にするためには、触媒が必要となり通常フェロシリコンが使われているが、その価格が下げられるかが課題となる可能性がある。ただし、それ以外の安い触媒も見つかっており、様々な触媒でコストを下げるための研究が進行中である。

　最終的な発電コストを考えるときは、触媒を生産するためのコストまで含めなければならず、どの方法・どの触媒が最適か等、検討の余地は残されているが、最終的に大規模な設備が整った際、経済性は成立するのではないかと東北大チームは期待している。

　マグネシウムを使って電気を起こす方法はすでに実用化の段階にある。２０１２年２月東北大学・未来科学技術共同研究センター・小濱泰昭教授、産業技術総合研究所、古河電池と日本素材は、共同研究の成果としてマグネシウムを用いた燃料電池を開発したことを発表した。

　水素燃料電池は、高価な白金触媒を多量に必要とすること、危険な水素ガスの生産・供給・貯蔵技術が確立していない、という問題があり、実用化にはまだ多くの解決すべき課題がある。

　これに対して、今回開発されたマグネシウム燃料電池は、「白金触媒は不要、あるいは微量」で済む。また、問題点だった「難燃性」と「耐海水性」は、難燃マグネシウム開発により改善され、実用化の前の予備実験でも2.0Wh/gのエネルギー密度(理論密度の70%)を達成したという。

　試作されたマグネシウム燃料電池は、電気量60Ah、サイズ26cm×17cm×10cm。今後は性能評価を行い、据え置き型電源、または乗り物(電気自動車)用の電池として1年以内の商品化を目指すとしている。また、同技術は2011年4月18日に国内特許出願を完了し、外国出願の手続き中だという。

　すでに実用化間近のマグネシウム電池の応用例としては家庭用非常電源、MgEVトラック、小型医療機器の非常用電源、電車＆バス、発電所バックアップ等である。

　電池のマグネシウムはカートリッジにして交換できるようにし、電気自動車を走らすことができる可能性がある。使用後にできる酸化マグネシウムを回収して太陽光で再生する。

　さらにマグネシウムは火力発電の燃料にも使える。水を反応させると水素が発生し、熱で再び水素から高温の水蒸気ができる。これでタービンを回す。発生するのは無害な水蒸気と酸化マグネシウムだけだ。

　マグネシウム発電に共通するアイディアは、マグネシウムを燃料として直接電気を起こす。その使用後にできる酸化マグネシウムを太陽光で還元し再利用する。小濱氏によれば例えばオーストラリアの砂漠地帯で７０×７０ｋｍの土地を借りマグネシウム精錬施設をつくり酸化マグネシウムを還元しマグネシウムをタンカーに日本に運べば日本の全電力需要のみならず、全エネルギー需要を満たすことができるという。もしも、この方法で発電が安価にできるのであれば、CO2も放射性物質も出さない安全で安定した電気を無尽蔵にある太陽光を使って起こすという理想的な発電方法が確立することになる。

　もともと小濱グループでは、エアトレインを開発していた。エアロトレインとは、航空技術を鉄道に取り入れたもので、地面効果を用いて超低空で浮上走行、エネルギー効率的に高速飛行の実現を目指している。ART003号機（NEDOプロジェクト）による浮上走行では、新幹線の半分以下、リニアの五分の一以下のエネルギー消費で目的（200km/h走行）を達成することができる。高速且つ環境負荷の低く、しかもリニアモーターカーよりはるかに安上がりな輸送手段として日本国内で研究開発が進められ、2020年までに定員350人、時速500kmで走行する有人機体の完成を目標としている。この車体に使おうと考えたのが軽くて丈夫なマグネシウムである。

　このように、マグネシウムは発電以外にも広い用途があり、安いマグネシウムが手に入ることになれば、まさに新しい時代、すなわちマグネシウム時代が開けると言っても過言ではない。その開発は最重要の国家プロジェクトとして強力に推進すべきだと強く訴えたい。

参考資料

東北大学未来科学技術共同研究センター小濱研究室

http://kohama.niche.tohoku.ac.jp/mg_top-j.html

研究内容に関する詳細

http://kohama.niche.tohoku.ac.jp/pdf/mgsoleil.pdf

小濱泰昭　研究理念

kohama.niche.tohoku.ac.jp/pdf/kohama_idea.pdf

「マグネシウム文明論」矢部孝、山路達也著PHP新書

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