▲これから、社会全体が大きく変化してゆくだろう。日本企業が画期的な加熱装置を発明した。ガスだとかエアコン、調理器、工業などにも大きな影響をあたえそうだ。
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2021/10/14(木)「核融合・熱」によるボイラーが実用化へ、金属積層チップで熱を取り出す 三浦工業とクリーンプラネットが共同開発、2023年に製品化 発熱エネルギー密度は1000倍 原子核変換に伴う熱を利用する加熱装置の製品化が間近に迫ってきた。9月28日、新エネルギー関連のベンチャー企業、クリーンプラネット（東京都千代田区）とボイラー設備大手の三浦工業が「量子水素エネルギーを利用した産業用ボイラーの共同開発契約を締結した」と発表した。「量子水素エネルギー」とは、水素原子が融合する際に放出される膨大な熱を利用する技術で、クリーンプラネットが独自に使っている用語。エネルギーを生み出す原理は、日米欧など国際的な枠組みで進めている熱核融合実験炉「ITER（イーター）」と同じ、核融合によるものだ。核融合反応による発熱エネルギー密度は、理論的にはガソリンの燃焼（化学反応）の1000倍以上になり、実用化できれば人類は桁違いのエネルギーを手にできる可能性がある。「量子水素エネルギー」と熱核融合炉との違いは、ITERが1億度という高温のプラズマ状態を磁気で閉じ込めるための巨大な設備が必要になるのに対し、クリーンプラネットが取り組む「量子水素エネルギー」では、1000度以下など大幅に低い温度で核融合を誘発させるため、工場などに設置できる分散型エネルギー源になり得るという点だ。原子核と原子核は一定の近距離まで近づくと核力によって引き合い融合するが、同じ電荷の原子核がこの距離に近づくには反発するクーロン斥力に打ち勝つ必要がある。熱核融合炉では、そのために1億度という高温が必要になる。 一方、「量子水素エネルギー」では、微小な金属粒子に水素を吸蔵させ一定の条件下で刺激を加えることで、核融合を誘発させる。こうした現象は、研究者間では「凝縮系核反応」「金属水素間新規熱反応」「低エネルギー核反応」などと呼ばれ、ここにきて各国で研究が活発化している。ニッケルと銅の積層チップ 凝縮系核反応は、かつて「常温核融合（Cold Fusion）」と呼ばれた。1989年に米ユタ大学の研究者がこの現象を発表し、世界的に脚光を浴びた。この報告を受け、各国が一斉に追試を行った結果、日本も含めた主要研究機関が否定的な見解を発表した。ユタ大の報告は、パラジウム電極を重水に浸して電気を流したところ、化学反応では説明できない過剰熱が観測されたというものだった。だが、多くの研究者による追試では、現象自体の再現性に乏しく、「似非科学」とさえ見られるようになった。しかし、一部の研究者が地道に研究を続け、電極方式のほか、パラジウム・ナノ粒子への重水素吸蔵に伴う発熱、重水素ガスのパラジウム薄膜透過に伴う核変換などの現象が報告され、徐々にこれらの現象の再現性が高まってきた。2010年頃から、米国やイタリア、イスラエルなどに、エネルギー利用を目的としたベンチャー企業が次々と生まれている。米国ではグーグルなどIT大手企業も参入している。クリーンプラネットは、2012年に設立したベンチャー企業で、2015年に東北大学と共同で設立した同大学電子光理学研究センター内「凝縮系核反応研究部門」と川崎市にある実験室を拠点に、量子水素エネルギーの実用化に取り組んでいる。東北大では三菱重工業在籍中に同分野で成果を上げた岩村康弘特任教授を中心に基礎研究を担い、川崎市の実験室では、実用化に向けた開発を続けている。発熱現象の再現性はすでに100％を確保しており、研究課題は定量的な再現性に移っている。こうした研究成果に着目し、2019年1月には三菱地所が、同年5月には三浦工業がクリーンプラネットに出資した。その後も、順調に実用化に向けて研究が進んできたため、今回、三浦工業と産業用ボイラーへの応用に関して共同開発を本格化させることになった。 2022年にはプロトタイプを製作し、2023年には製品化する予定という。クリーンプラネットの研究成果で注目すべきは、相対的にコストの安いニッケルと銅、軽水素を主体とした反応系での発熱で100％の再現性を確保している点だ。具体的には、14nm(ナノメートル)のニッケルと2nmの銅を多段に積層したチップ（発熱素子）を真空状態に置き、軽水素を封入して加熱すると投入エネルギーを超える熱が長期間にわたって放出される。この発熱量は化学反応では説明できない。チップ金属の結晶構造には、所々に格子欠陥があり、複数の水素原子が欠損部にはまり込むことで接近し、凝縮により原子核の融合に至り、その際、質量欠損分が熱として放出されると見られる。再エネ水素に「レバレッジ」効果 川崎市にある実験室の装置では、チップに一度水素を封入して加熱すると120日程度、投入したエネルギーを超える熱を出し続けるという。その際のCOP（成績係数：投入・消費エネルギーの何倍の熱エネルギーを得られるかを示す）は12を超えるという。一般的なヒートポンプ給湯機のCOPは3前後なので、桁違いの熱を発生させることができる見込みになっている。凝縮系核反応による核融合では、熱核融合炉では放出される中性子線やベータ線といった放射線が出ないことも大きな特徴だ。クリーンプラネットの核融合装置でも放射線はまったく観測されていない。同社ではまず三浦工業と共同で、工場の乾燥工程などで使う高温蒸気を発生させるボイラーを想定して製品化を進めるという。発熱素子は投入温度が高いほど反応が活発化することから、工場で使いきれない200度前後の排熱を継続的に投入して入口温度とし、出口温度を500度程度に高めるなどの運用を想定している。クリーンプラネットCIO遠藤美登氏は、「現時点では、発熱量の実測値が想定値より2～3倍も大きくなるケースもあり、やはり定量的な再現性が課題になっている。あと2年ほどかけて改良を重ね、温度制御の精度を十分に高めたうえで製品化したい」と言う。さらにその先には、産業向け用途の拡大と民生用、そして発電システムへの応用をイメージしている。発熱素子は複数枚、重ねることで1000度近い高温を生み出すことも可能という。「将来的には、製造工程で電化の難しい様々な高温プロセスへの適用も期待できる」（遠藤氏）と見ている。ただ、1200度を超えるとニッケルが融け、素子の層構造が崩れるため、そこで反応は止まるという。見方を変えると、かりに熱交換の不具合などで素子の温度が急上昇しても1200度に達した時点で停止するため熱暴走は起きないという。また、民生用の暖房用途などには、断熱構造の工夫で、追加的に熱を加えずに熱自立できるタイプが向いている。「例えば、チップをシート状にし、コンデンサのように巻き紙構造にすることで発熱温度が容易に上がり、熱自立させて長期間、一定の発熱を維持できる可能性がある」と、遠藤氏は言う。「発熱素子のナノレベルの積層構造は、日本の製造業が強みとする薄膜技術が生かせる。こうしたノウハウのある企業と組むことでチップの大面積化、シート化も容易とみており、そうなれば応用範囲も広がる」（遠藤氏）と見ている。発電システムへの展開では、蒸気タービン発電機との組み合わせをイメージしているという。熱電素子によるコンパクトな構造も可能だが、発電効率を重視すれば、熱を蒸気に転換して発電機を回すランキンサイクルが有利とみている。「量子水素エネルギー」は、燃料である水素を再生可能エネルギーで製造すれば、CO2を排出しないカーボンフリーのシステムになる。現在、再エネ由来の水素を電気に変える場合は燃料電池システムを使うが、その場合、発電効率は50％前後と、ロスが大きい。「量子水素エネルギー」であれば、ランキンサイクルによるロスを含めても発熱量が大きい分だけ同じ量の水素から生み出せる電気は、燃料電池の数倍以上に達する可能性があり、その分だけ、再エネにレバレッジ効果が働き、結果的に再エネの開発容量を減らせる。クリーンプラネットの吉野英樹社長は、「現時点で、量子水素エネルギーの製品化では世界の先頭を走っており、すでに21カ国で特許を取得した。ただ、ここにきて欧米で官民を挙げてこの分野への投資を急拡大させる動きもある。今後もノウハウを持つエネルギー関連企業と連携することで開発速度を上げ、さまざまな用途に展開していきたい」と話す。
★ニッケルと銅を積層した発熱素子の画像を添付する。
常温核融合が、エセ科学ではなかったということか。どうやら、人類は、夢のような加熱機器を手に入れたようだなぁ。
2018年頃に常温核融合の記事があった。
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2018/1/14 室温で水素原子が核融合反応を起こしてエネルギーを生み出す「常温核融合」。この現象を初めて観測したという1989年の発表で世界の研究者の参入が相次いだが、実験結果は再現されずにブームは急速にしぼんだ。それから約30年。地道に研究を続けてきた日本の研究グループを中心に核反応によるとみられる過剰熱の発生が恒常的に確認され、未知の反応の正体を探る手がかりも得られつつある。水素の核反応によるとみられる発熱の観測の成果を重ねているのはトヨタグループの技術系シンクタンクであるテクノバ（東京・千代田）、日産自動車、東北大学、神戸大学、九州大学、名古屋大学が参加する研究グループ。新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）から研究資金を得て、2017年10月まで２年間、実験を行った。実験結果を相互比較するため、神戸大と東北大に同規模の実験装置を設置し、共通仕様の実験試料を使った。共通実験は試料の組成や温度など条件を変えながら16回実施、熱発生の条件を探った。もっとも成績が良かったケースで１２０グラムの試料を使い、10～20ワットの過剰熱が約１ヵ月持続した。同グループの実験は、パラジウムとニッケル、銅とニッケルといった組み合わせで金属粉末の試料を作り、陽子1個と中性子１個の原子核でできた重水素や水素のガスを注入して金属表面で反応を起こすというものだ。微細構造を持つ金属材料に水素ガスを注入するというやり方は、大阪大の荒田吉明名誉教授が05年に考案した方法が原型になっている。01年には、三菱重工業がパラジウムなどで作った多層膜に重水素ガスを透過させることによって、セシウムやストロンチウムが別の元素に変わる「核変換」に成功している。この研究を担っだ岩村康弘氏は東北大に移り、今回の研究プロジェクトにも中核メンバーとして参加している。約30年前に米国などの研究者が発表した常温核融合の方法は、パラジウムの電極で重水を電気分解するというものだった。この方法は現在も海外で盛んに試みられているが、テクノバなどの研究グループは電気分解法ではなく、金属に重水素または水素ガスを注入する方法が有望とみて研究を進めてきた。実験を通じて、発熱反応が起きる条件がはっきりしてきた。まず使う金属は１種類ではだめで「パラジウムとニッケル」のように２種類を組み合わせる必要かあることだ。しかも「パラジウム1対ニッケル7」［銅1対ニッケル７］ のようにパラジウムや銅の比率を小さくすると熱の発生も大きかった。 「適切な比率で作った試料 には表面にナノ（10億分の１） より小さいすきま構造ができる。この空間に水素が入り込んで反応が起きているようだ」。研究グループテクノバのシニアアドバイザーを務める高橋亮人・大阪大名誉教授はこう説明する。 パラジウムや銅の比率が多いと、これらの金属が試料の周りをぎっしりと取り囲んでしまい、水素同士が反応する「場」ができないというわけだ・電気分解実験で熱が発生するのは電極表面に偶然こうしたナノ構造ができていたためだろう」と高橋名誉教授は指摘する。 注入する水素ガスが、重水素ガスでなく、通常の水素ガスでも発熱反応がおきることもはっきりしてきた。また、ガスを注入するとき装置内の温度をセ氏200～400度に上げておくと、発熱反応が短時間で止まらず、数週間継続することも分かった。東北大の装置では金属試料を取り付けたセラミックスが溶けるような高温も発生しており「通常の化学反応で説明できない未知の反応が起きていることは間違いない」 （岩村特任教授）という。実際にどんな反応がおきているのか。極めて微細な空間で起きるとされる「凝集核融合」が高橋名誉教授によって提案されている。重水素原子４つが１点に凝縮して核融合していったんベリリウムができる。これがヘリウム２つに割れて熱が発生する。通常の核融合の場合に出る放射線がこの場合は出ないという。研究グループは試料の構造を改良し、量を増やし、温度条件などを工夫することで現在より２桁大きい１キロワットの熱発生は可能とみている。かつて再現実験がうまくいかず 「ニセモノの科学にといわれた常温梭融合は、今も不信感を持つ研究者がいる。高橋名誉教授は「誰もが納得する結果を示してこの研究の意義を再び世に問いたい」と意気込む。
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★追記 2017年頃の日本のエネルギー源についての議論をみよう。
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2. 水素を常温で液体化させる技術とか記事であったね低温液体水素と違って長期保存しても蒸発して中身が減少しないことがメリットではないかな。
3. アンモニアはどうなった
4. こう言う技術を見るとフクイチって何だったんだろと思う。フクイチ事故で注目され打石炭発電も日本は「粉塵ゼロ」を開発してたしな。原発事故が無くても原発不要になって行ったんだな・・・・・あーーフクイチが恨めしいな。40年で処理とか計画立ててたが不可能だし。
5. 個人的なアイデアなら、水素燃焼コンバインドサイクル型火力発電とかかな。従来のコンバインドサイクル発電だと、ガスタービン駆動後の燃焼ガスで蒸気タービン用ボイラを加熱、発生した水蒸気を蒸気タービンに使ってるけど、ガスタービンで水素と酸素を燃焼させれば、ガスタービン駆動後の高温水蒸気をボイラを介さずにそのまま蒸気タービン駆動に利用出来て、効率上昇、ボイラがなくなり設備も単純化するかも。ただ、純粋水素と酸素を利用すると普通の火力発電よりかなり発電コストが高そうだし、やっぱ無理そうだが。
6. ちょっと調べれば水素製造方法なんてわかると思うんだけどね、何でもかんでも調べずに、イメージで反対する人達のせいで日本の技術が足踏みするのはどうなんだろうね石炭、石油、天然ガス等から、水蒸気改質で製造するのが今の主流。んでメリットとして、副産物の二酸化炭素を簡単に分離、回収できる点。もう一つ、水素を使うメリットとして、今後、変動性再生可能エネルギーが大量に導入された際に、需給のバランスを取るための蓄電に使用できる点。多くの人が勘違いしてるのは、再生可能エネルギーを何の弊害もなく、簡単に導入できると思ってること。一日の需要の変化に対して、供給が多くなっても少なくなっても停電に繋がってしまう、そこで気候に供給量を大きく左右される再生可能エネルギーの導入には、例えば火力の負荷調整運用や、場合によっては蓄電による緩衝が必要不可欠になってくる。んで、大型の電池は、携帯で分かると思うけど、危険で実用化が難しい。だから水素に変換することを模索してる。ちなみに輸送は、ガスと同様にしてパイプラインを作る等の工夫は考えてるはずだし、水素の透過に関しても、研究は進んでると思われガソリンスタンドの様にインフラが整備されれば、国民は水素自動車も使うだろうしインフラ整備には、国の協力が絶対不可欠。
7. ちなみに水素タービンも、開発は進んでいますよ
8. 原子力発電所が爆発したら、半減期が凄い放射性物質が残るし、放射能汚染が長く残る水素発電なら爆発しても、発電所の周りだけ それは火力発電所でも言える事重油は規制されてるからあれだけど残ってる発電所は老朽化が激しいそのくせ重油は余り捲ってたはず ガス発電所も爆発危険は０じゃない水素生成は今の技術をさらに磨けば採算とれるかもね将来の核融合発電も見越してるのかもしれない
9. 水素は爆発するから危険？ガソリンだって爆発するし、むしろ水素のほうが引火しにくいし、発生する熱量も少ない。“今”の状況があたりまえだと思っている人が多い。遠く中東から、タンカーで石油を運んできているのに、その精製物であるガソリンは水より安い。逆に考えないといけないのだ、石油が安値で安定している今が異常なのだとね。実際、中東情勢が戦争に近づいたり、中国が南シナ海を海上閉鎖したら、簡単に今のバランスは壊れる。ガソリンが400円とか500円、もっと高額になったとしたら、今の常識はひっくり返る。安全のために、原始的な生活に戻るか？。それとも文明を維持する為、安定供給可能な代替エネルギーを手にするか？
11. 水素は危険言うても、核燃料のが危険だろ。
13. 石炭って何じゃい燃やして電気作ってその電気で水を電気分解？とか思ったけどググったら石炭をガス化する過程の副産物とか コークスを作る際の副産物から生成する方法とかもあるのな。この記事にあるのは石炭ガス化発電をより高効率にする技術を開発するって話なのか？コークスの副産物で低コスト発電するって話なのか…？石炭からの水素製造技術http://www.hess.jp/Search/data/35-01-009.pdfやっぱ無駄だ馬鹿だと思ったらとりあえずググらないと駄目だなぁ
15. ＞日本なら地熱に本気で取り組めよ それ原発事故の後でも散々議論されたんだけどさ、現実的な策じゃないのよね。国内の火山地帯をぜんぶ発電用に開発しても、そこから得られる電力は日本の電力需要全体の３％程度。そしてたった3%未満の電力のために国内の温泉地や旅館は廃業に追い込まれ、大量の失業者を生む。地熱発電はハッキリ言って割に合わない。何か別の方法を考えないとダメなんだよ。
16. 水素爆発もガソリン爆発も同じだよ！爆発する時は条件があるんだから同じ！安全安心なんてどんな燃料も同じ、ガスも危ないし日本で出来る水素エネルギーはもう出来てるんだから当然推進して欲しい、中国が安易な電気自動車に切り替えた理由は安く済むからだろう！だが将来的には水素自動車の方が全然いいと思うよ！
17. 水素は製鉄の過程で出来てくる、現在は捨てている、それを利用すれば。
18. 水素は超危険だ金属腐食をなめてはいけない爆発の危険性も高いこのニュースを見てやっぱり原発は…、とか言っちゃう人はニュースを見てはいけない
19. なんで原発基準なのか知らんが、政府は30年までに原子力比率を2割強に引き上げる方針だぞ減らされるのは当然火力
20. 石炭火力とのハイブリッド発電を研究してたと思う。既存の石炭火力を置き換えると原発一基分になる？
21. ※１９震災前は原発の比率が３２％そこを基準に見ると３０年までに増えるのは再生可能エネルギーアホ菅の失政の悪影響が残ってる現状を基準にすりゃ火力が減って原発が増えるように見えるだろうがね
22. 水素で金属が腐食するメカニズム教えてほしいわ、適当なこと言うなよ。水素は、脆化な。
23.※21こういう報道すると※4みたいなアホが勘違いして原発不要論に結びつけるから言ってる教えとかないと後で煩いだろ
24. 日本は資源の無い国である以上、リスク分散のためにエネルギーミックスは大前提、原子力も火力も全部必要。いつか中国が東南アジアを封鎖するかもしれない、そうなったら石油天然ガスの輸入は途絶えるわけで、色んな資源の発電技術を持っておかないと
26. 水を電気パルス分解して酸水素ガスにして、更に液化すれば普通に貯蔵できるらしいぞ。火を着ければ爆縮起こす性質を上手く使えば発電だって可能だろう。なんかくだらない規制と法則ブッチだからで揉み消されるらしいけどね。
27. 家や地域単位で太陽電池、風力、小規模水力発電で作った電気で水素を作って使う時は燃料電池で発電するとかそのまま燃料で使うとかやれれば島とか山奥みたいなインフラ引きにくいとこにはよさそうに思う
28. 韓国がどうこう言えば日本国民は反対してくれると思ってるらしい韓国の特許とか言ってる時点で信憑性が地面に潜るってトコに留意して出直し給え
29. 上手くいくといいと思う
30. 常温核融合の実用化も近いな
31. ○○は△△だから危険って言うのは△△に注意して対策して、注意して扱うから全体では却って安全なんだけどな
32. 不安定な風力発電を利用して水素を作っているのはドイツ。これが結構成功すると思う。日本だと風力よりも波力発電や海洋温度差発電が有力に思う。これ等を複合型浮島にして、日本海側に多数点在、この電力を使って海洋監視設置する。因って朝 鮮 人 の密航、浸入を防げる。政府はやる気無いだろうけどな。
34. 最終的に核融合発電にまで持ち込めたときに、発電のエネルギーを何らかの形で蓄えて個別に使用出来る仕組みが必要だろうから、その時には役立つだろうな。現状だと石油が優秀すぎて出番は無さそうだが。
35. 大分、技術も揃ってきたからなワクワクしてくるね
36. エネルギー政策の選択肢が増えるのは良い事だ。先の大戦で、アメリカと戦わねければならなくなったのは、エネルギ絡みだからね。核融合も含めて、エネルギーの選択肢をどんどん増やすべきだな。さすれば、天然ガスや原油の輸入価格も下げる事が出来るのだからね。
38. 原発みたいにならなきゃ良いけど。福島はどうにかなりそうだけど、もんじゅなんか急いで作ったから、解体するときの事は一切考えてないからな。
41. いいからさっさと核融合を実用化すればいいのに。だいたい、地熱もあれば太陽光マグネシウムというプランだってあるものを何だって化石燃料に拘るんだよ
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