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エネルギー

水素の大量生産は可能か?高温ガス炉利用の水素製造「熱化学法ISプロセス」実証実験へ!

「水素社会」の実現がエネルギー構造を変える

 燃料電池車の市販が開始されるなど、2014年から水素エネルギー活用に向けた動きが活発になっている。なぜ水素をエネルギー源として使うのであろうか?その大きな理由が、エネルギー資源の安定確保のためである。

 日本は、2度の石油ショックを経て、省エネルギーとエネルギー源の多様化を進めてきたが、今もなお、石油はエネルギー総供給の約5割を担う重要なエネルギー資源である。日本では、石油ショック以降、中東地域など特定の国・地域に頼り過ぎないよう、輸入元の多様化を図った結果、1度は中東への依存度が低下した。しかし、1990年以降、中東依存度が再び上昇傾向にあり、現在90%以上を中東の産油国に依存している。

 中東ではIS国の台頭などやイスラエル、シリア問題など政情不安の続く地域である。おまけに石油を載せたタンカーで通過する海域には、南シナ海や東シナ海があり、最近は中国の進出が問題になっている。現状で日本は石油の依存性を減らしたいところだ。だが、原子力は反対する勢力が多い。再生可能エネルギーではまだまだ力不足だ。


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圧電素子の仕組み解明!結晶構造が圧力により変化することで発電

 圧電素子とは何か?

 圧電素子とは、圧電体に加えられた力を電圧に変換する、あるいは電圧を力に変換する、圧電効果を利用した受動素子で、 ピエゾ素子ともいわれる。水晶振動子も圧電素子の一種であるが、別扱いにされることが多く、水晶より安価な材質を使ったものを指して圧電素子と呼ぶことが多い。アクチュエータ、センサとしての利用の他、アナログ電子回路における発振回路やフィルタ回路にも用いられている。

 圧電素子でだれもが思い出すのが、点火装置であろう。ガスコンロやチャッカマンの「カチッ、カチッ」という音は、圧電体を2枚の電極で挟んだ素子を基本としている。圧電体に圧力をかけると、電極に電流が流れる仕組みだ。しかし、圧力を加えるとなぜ電流が発生するのだろうか?

 圧力素子としてよく使われているのが、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)。金属酸化物であるチタン酸鉛とジルコン酸鉛の混晶である。東京工業大学の高木豊、白根元、沢口悦郎らにより1952年に発見された。鉛を含有する特定有害物質であるが、現在のところ圧電材料として代替できるほどの特性を持ったものが他に存在しないため、RoHS指令の適用免除対象となっている。


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