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水素自動車とは、水素を動力源とする車両のことです。水素自動車には、道路車両、鉄道車両、宇宙ロケット、フォークリフト、船舶、航空機などが含まれます。動力は、水素の化学エネルギーを機械エネルギーに変換することによって生成されます。これは、燃料電池内で水素と酸素を反応させて電気モーターを駆動するか、あまり一般的ではありませんが、水素の内燃によって行われます。[ 1 ]
水素はガソリンやメタンなどの燃料よりもクリーンに燃焼するが、分子が小さいため貯蔵や輸送がより困難である。2020年代の時点では、乗用車を含む水素燃料軽自動車は、バッテリー式電気自動車との競合により販売台数は少なかった。[ 2 ] [ 3 ] 2021年現在当時、一部の市場では、2つの水素自動車モデルが一般に販売されていました。トヨタ ミライ（2014年～）は、商用生産された初の専用燃料電池電気自動車（FCEV）であり、[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]ヒュンダイ ネクソ（2018年～）です。ホンダ CR-V e:FCEV は、2024年にリースのみでごく少数販売されるようになりました。[ 7 ]
2019年現在、水素の98%は水蒸気メタン改質によって生産されており、二酸化炭素が排出される。[ 8 ]水素は水の電気分解、または再生可能な原料を用いた熱化学的もしくは熱分解的方法によって生産できるが、現状ではこれらのプロセスは高価である。[ 9 ]天然ガスを用いた水素生産と競争できるほど低コストかつ大量生産を目指した様々な技術が開発されている。[ 10 ]
水素技術で走行する車両は、1回の燃料補給で長距離走行できるという利点がありますが、天然ガスから水素を製造する際の炭素排出量が多いこと、設備投資コストの負担、製造および輸送におけるエネルギー投入量が多いこと、常温常圧での単位体積あたりのエネルギー含有量が低いこと、水素の製造と圧縮、水素を供給するために世界中に燃料補給インフラを構築するために必要な投資など、いくつかの欠点があります。 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]さらに、漏洩した水素は目に見えない非常に燃えやすいガスであり、地球温暖化係数はCO2の11.6倍です。[ 14 ]
水素自動車の根拠は、化石燃料への依存、それに伴う温室効果ガスの排出、輸送による局所的な大気汚染を削減できる可能性にある。[ 17 ]そのためには、より安価でエネルギー効率の良い緩和策が限られている分野や用途で使用するために、水素をクリーンに生産する必要がある。
多くの大型ロケットは、燃料として液体水素、酸化剤として液体酸素（LH2/LOX）を使用しています。水素ロケット燃料の利点は、ケロシン/ LOXまたはUDMH / NTOエンジンと比較して、有効排気速度が高いことです。ツィオルコフスキーのロケット方程式によれば、排気速度が高いロケットは加速に必要な推進剤が少なくて済みます。また、水素のエネルギー密度は他のどの燃料よりも高いです。[ 18 ] LH2/LOXは、既知のロケット推進剤の中で、消費される推進剤の量に対する効率が最も高いです。[ 19 ]
LH2/LOX エンジンの欠点は、水素を液体として維持するために必要な低密度と低温であり、メタンに比べてより大きく、断熱され、したがって重い燃料タンクが必要になることです。ただし、メタンはより汚染度が高いです。[ 20 ]もう一つの欠点は、LH2/LOX 動力ロケットの貯蔵性が低いことです。水素が常に沸騰するため、ロケットは打ち上げ直前に燃料を充填する必要があり、そのため極低温エンジンはICBMや打ち上げ準備が短い他のロケット用途には適していません。研究中の第 1 段では、高密度燃料ロケットは、機体サイズが小さく、空気抵抗が低いため、わずかな利点を示す可能性があります。 [ 21 ]
スペースシャトルでは、電気系統に電力を供給する燃料電池を動かすためにLH2/LOXも使用されました。 [ 22 ]燃料電池の副産物は水であり、宇宙空間で飲料水やその他の水を必要とする用途に使用されます。
2021年現在2016年から2021年にかけて、一部の市場では、トヨタ ミライとヒュンダイ ネクソという2つの水素自動車が一般に販売されていました。[ 23 ]ホンダクラリティは、2016年から2021年にかけて生産されました。 [ 24 ]水素燃焼自動車は市販されていません。軽自動車セグメントでは、2022年末までに、世界中で70,200台の燃料電池電気自動車が販売されました。 [ 25 ]プラグイン電気自動車は2,600万台でした。 [ 26 ] 2023年には、米国で3,143台の水素自動車が販売されましたが、バッテリー電気自動車は380,000台でした。[ 27 ]電気自動車とそれに関連するバッテリー技術とインフラの急速な台頭により、自動車における水素の役割の世界的な範囲は、以前の予想に比べて縮小しています。[ 2 ] [ 28 ] Hydrogen Fuel Newsのジョン マックスは、しかし、水素は直接、またはefuelの原料として使用され、クラシックカーを路上で走らせ続けることができると考えています。[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]
水素燃料電池で動く最初の道路車両は、1966 年にゼネラルモーターズが発表したシボレー エレクトロバンでした。 [ 32 ] 2002 年 12 月 2 日にリースを開始したトヨタFCHVとホンダ FCXは、世界初の政府認証を受けた商用水素燃料電池車となり、[ 16 ] [ 15 ] [ 33 ] 2008年にリースを開始したホンダ FCX クラリティは、既存モデルを改造するのではなく、量産用に設計された世界初の水素燃料電池車でした。[ 34 ]ホンダは 2008 年に世界初の燃料電池車ディーラーネットワークを設立し、当時、個人顧客に水素燃料電池車をリースできる唯一の会社でした。[ 35 ] [ 36 ]
2013年に発売されたヒュンダイ・ツーソンFCEVは、ツーソンを改良したもので、リース専用車として市場に投入されました。[ 37 ] [ 38 ]ヒュンダイ自動車は、世界初の量産型水素燃料電池車だと主張しました。[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]しかし、高価格と充電インフラの不足により、販売台数は当初の計画をはるかに下回り、2015年5月末までに販売されたのはわずか273台でした。[ 39 ] 2018年にツーソンの後継車として登場したヒュンダイ・ネクソは、2018年にユーロNCAPで「最も安全なSUV」に選ばれましたが、[ 42 ] 2024年10月、ヒュンダイは、欠陥のある「圧力逃がし装置」による燃料漏れと火災の危険性があるとして、それまでに米国で販売されたネクソ全1,600台をリコールしました。[ 43 ]
トヨタは2014年末に日本で世界初の量産型燃料電池車（FCV）であるミライを発売し[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 、 2015年後半にはカリフォルニア州（主にロサンゼルス地域）とヨーロッパ、イギリス、ドイツ、デンマークの一部の市場で販売を開始した[ 44 ] [ 45 ]。この車の航続距離は312マイル（502km ）で、水素タンクの充填には約5分かかる。日本での初期販売価格は約700万円（6万9000ドル）だった[ 46 ] 。欧州議会の元議長パット・コックスは、トヨタは当初、ミライ1台販売ごとに約10万ドルの損失を出すと推定した。[ 47 ] 2019年末までにトヨタはミライを1万台以上販売したが、[ 48 ] [ 8 ] 2024年（11月まで）にはトヨタの世界販売台数は水素燃料電池車1,702台に減少した。[ 49 ]多くの自動車会社が限定数でデモモデルを導入した（燃料電池車のリストと水素内燃機関車のリストを参照）。[ 50 ] [ 51 ]
2013年、BMWはトヨタから水素技術をリースし、フォード・モーター・カンパニー、ダイムラーAG、日産が結成したグループは水素技術開発における協力関係を発表した。[ 52 ] 2015年、トヨタは、20年以上研究してきた水素燃料電池車と水素燃料電池充電ステーション技術に関する5,680件の特許すべてを、水素燃料車の市場を活性化するために競合他社に無償で提供すると発表した。[ 53 ]しかし、2017年までにダイムラーは水素車の開発を断念し、[ 54 ]水素車を開発していた自動車会社のほとんどがバッテリー電気自動車に焦点を移した。[ 55 ] 2020年までに、3社を除くすべての自動車会社が水素車の製造計画を断念した。[ 56 ]ホンダCR-V e:FCEVは、2024年にリースのみでごく少数販売された。[ 7 ]
カリフォルニア州の公共水素燃料ステーションのかなりの数が水素を供給できない。[ 57 ] 2024年、ミライのオーナーは、燃料電池電気自動車用の水素が利用できないことを理由にカリフォルニア州で集団訴訟を起こし、詐欺的な隠蔽と虚偽表示、カリフォルニア州の虚偽広告法違反、黙示の保証違反などを主張した。[ 58 ]
国際エネルギー機関の2022年ネットゼロ排出シナリオでは、水素が2050年の大型トラックのエネルギー需要の約30％を賄い、主に長距離の重量貨物輸送に利用されると予測されている（バッテリー電気による供給は約60％を占める）。[ 59 ]
ユナイテッド・パーセル・サービスは2017年に水素燃料配送車両の試験を開始した。[ 60 ] 2020年にはヒュンダイが燃料電池トラック「Xcient」の商用生産を開始し、10台をスイスに出荷した。[ 61 ] [ 62 ] [ 63 ]
2022年、オーストラリアでは、サン・メタルズ社のタウンズビル鉱山からクイーンズランド州タウンズビル港まで亜鉛を輸送するために、5台の水素燃料電池クラス8トラックが導入され、そこから世界中に出荷された。[ 64 ]
水素は船舶[ 65 ]やジェット機[ 66 ]で使用される可能性があると予測する出版物もあれば、バイオ燃料やバッテリーの方が商業的に成功すると予測する出版物もある[ 67 ] 。ボーイング、ランゲ・アビエーション、ドイツ航空宇宙センターなどの企業は、有人および無人航空機の燃料として水素を追求している。2008年2月、ボーイングは水素燃料電池で駆動する小型航空機の有人飛行を試験した。無人水素飛行機も試験されている[ 68 ] 。大型旅客機については、タイムズ紙は「ボーイングは、水素燃料電池が大型旅客ジェット機のエンジンの動力源になる可能性は低いが、機内のバックアップまたは補助動力装置として使用できる可能性があると述べた」と報じた[ 69 ] 。
2010年7月、ボーイングは水素燃料で動くファントムアイUAVを発表した。これは、水素で動くように改造された2基のフォード製内燃機関を搭載している。[ 70 ]
2019年現在水素燃料電池は大型長距離船の推進には適していませんが、フェリーなどの小型短距離低速電気船の航続距離延長装置として検討されています。[ 71 ]アンモニア中の水素は長距離燃料として検討されています。[ 72 ]
燃料電池バスは2017年にルブリンのウルサスで試験運行された。 [ 73 ] Solaris Bus & Coachは2019年に水素電気バスUrbino 12を発表し、数十台が発注された。[ 74 ]米国で初めて水素燃料バスを導入した都市はイリノイ州シャンペーンで、2021年にシャンペーン・アーバナ公共交通局がNew Flyer XHE60連接水素燃料電池バス2台を発注し、2024年にはNew Flyer XHE40バス10台を追加した。[ 75 ]
2022年、フランスのモンペリエ市は、水素燃料電池で動くバス51台の調達契約をキャンセルした。その理由は、「水素バスの運行コストは電気の6倍である」ことが判明したためである。[ 76 ] 2025年までに、ヨーロッパのほとんどの水素バス計画はキャンセルされるか、燃料電池バスの購入が中止された。[ 77 ]
水素内燃機関（または「HICE」）フォークリフトまたはHICEリフトトラックは、水素を燃料とする内燃機関駆動の産業用フォークリフトトラックで、資材の持ち上げや運搬に使用されます。Linde X39 Dieselをベースにした最初の量産型HICEフォークリフトトラックは、 2008年5月27日にハノーバーの展示会で発表されました。これは、圧縮機と直接噴射を使用して水素を燃料として使用できるように改造された2.0リットル、43kW （58hp ）のディーゼル内燃機関を使用しています。[ 78 ] [ 79 ]
2013年には、米国でマテリアルハンドリングに4,000台以上の燃料電池フォークリフトが使用されていました。 [ 80 ] 2024年現在、世界中で約50,000台の水素フォークリフトが稼働しており（その大部分は米国）、2021年に購入された120万台のバッテリー式電動フォークリフトと比較すると、その差は歴然です。[ 81 ]
ヨーロッパやアメリカのほとんどの企業は、石油燃料フォークリフトを使用していません。これらの車両は排出ガスを規制する必要がある屋内で稼働するため、代わりに電動フォークリフトを使用しています。[ 82 ] [ 83 ]燃料電池フォークリフトは3分で燃料補給できます。低温でも性能が低下しないため、冷蔵倉庫で使用できます。燃料電池ユニットは、多くの場合、既存のフォークリフトと交換できるように設計されています。[ 84 ] [ 85 ]
国際エネルギー機関の2022年ネットゼロ排出シナリオでは、水素は2050年には鉄道エネルギー需要の2%を占めると予測されており、その頃には鉄道輸送の90%が電化されると予想されている（現在は45%）。鉄道における水素の役割は、電化が困難または費用がかかる路線に集中する可能性が高い。[ 86 ]
2015年3月、中国南車集団（CSR）は青島の組立工場で水素燃料電池で動く路面電車を実演した。[ 87 ]この新型車両用の線路は中国の7都市に建設された。[ 88 ] 2018年にはドイツ北部で燃料電池で動くCoradia iLint列車が初めて運行を開始し、余剰電力はリチウムイオン電池に蓄えられた。[ 89 ]
2025年までに、水素動力列車はフランスとスウェーデンでも導入されました。インドでは、1200馬力で2600人の乗客を運ぶことができる水素列車が、ハリヤナ州のソニパットとジンドの間で運行される予定です。[ 90 ]しかし、同年にはヨーロッパの水素列車会社の一部に悪いニュースがありました。フランスのアルストムは、政府資金の撤回に伴い、水素列車の開発を中止し、一部の研究スタッフを再配置すると発表しました。ドイツでは、ラインマイン交通局が「水素燃料電池の度重なる技術的問題」の後、18台の水素動力列車を撤去しました。シーメンスモビリティも水素列車で問題を抱えています。[ 91 ]
2007年、中国上海のPearl Hydrogen Power Source Technology Co.はPHB水素自転車を実証した。[ 92 ] [ 93 ] 2014年、ニューサウスウェールズ大学のオーストラリア人科学者がHy-Cycleモデルを発表した。[ 94 ]同年、Canyon BicyclesはEco Speedコンセプト自転車の開発に着手した。[ 95 ]
2017年、フランスのプラグマ・インダストリーズは、水素ボンベ1本で100km走行できる自転車を開発した。 [ 96 ] 2019年、プラグマは、製品「アルファバイク」が改良され、電動アシストによるペダリング走行距離が150kmになったと発表し、最初の200台はフランスのビアリッツで開催される第45回G7サミットを 取材するジャーナリストに提供される予定である。[ 97 ]
2020年、Alles over Waterstof [ 98 ]は水素動力の2輪スタンディングスクーターを開発しました。このスタンディングスクーターは、 15グラムの水素で20km以上の航続距離を実現しています。交換可能な1リットル200バールの水素シリンダーを使用しています。2021年には、同社は固定式の3リットル300バールの再充填可能な水素シリンダーを使用した水素動力のカーゴバイクを開発しました。HydroCargoバイクは、 80グラムの水素で最大100kmの航続距離を実現しています。[ 99 ]
TreeHuggerのロイド・アルター氏は、この発表に対し、「なぜわざわざ電気を使って水素を作り、それを再び電気に変えて電動自転車を動かすためのバッテリーを充電したり、1日に35台しか処理できない高価な給油所が必要な燃料を選んだりするのか。バッテリー駆動の自転車ならどこでも充電できるのに。もしあなたが自社所有の車両を運用しているなら、バッテリーを交換するだけで航続距離と回転率を上げられるのではないか？」と問いかけた。[ 100 ]
ゼネラルモーターズの軍事部門であるGMディフェンスは、水素燃料電池車に注力している。[ 101 ]同社のSURUS（Silent Utility Rover Universal Superstructure）は、自律走行機能を備えた柔軟な燃料電池電気プラットフォームである。2017年4月以降、米陸軍は、軍事任務の戦術環境における水素動力車の実現可能性を判断するため、米国内の基地で市販のシボレー・コロラドZH2のテストを行っている。 [ 102 ]
ENVは、 CrosscageやBiplaneなど、水素燃料電池で駆動する電動バイクを開発している。Vectrixなどの他のメーカーは水素スクーターの開発に取り組んでいる。[ 103 ]最後に、スズキのバーグマン燃料電池スクーター[ 104 ]やFHybrid [ 105 ]などの水素燃料電池電気ハイブリッドスクーターが製造されている。バーグマンはEUで「車両全体タイプ」の承認を受けた。[ 106 ]台湾のAPFCT社は、台湾エネルギー局のために80台の燃料電池スクーターで実地試験を実施した。[ 107 ]
水素オートリキシャのコンセプト車両は、マヒンドラ・ハイアルファとバジャージ・オートによって製造された。[ 108 ] [ 109 ]
Autostudi Srlが製造した H-Due は、1～3 人の乗客を輸送できる水素燃料の四輪車です。[ 110 ]水素燃料のトラクターのコンセプトが提案されています。[ 111 ] [ 112 ]
2007年8月、ボンネビル・ソルトフラッツで、大型圧縮酸素タンクを使用して出力を増強したプロトタイプのフォード・フュージョン・ハイドロジェン999燃料電池レースカーが時速207.297マイル（333.612 km/h）の記録を樹立した。 [ 113 ]水素動力車両の地上速度記録は、オハイオ州立大学のバックアイ・バレット2が2008年8月にボンネビル・ソルトフラッツで時速280.007マイル（450.628 km/ h）の「フライングマイル」速度を達成し、時速286.476マイル（461.038 km/h）を記録した。
2007年、水素燃料電池車のためのレース組織として水素電気レーシング連盟が設立された。同組織は500マイルレースである水素500を主催した。 [ 114 ]
水素内燃機関車は水素燃料電池車とは異なります。水素内燃機関車は、従来のガソリン内燃機関車を少し改良したものです。これらの水素エンジンはガソリンエンジンと同じように燃料を燃焼させますが、主な違いは排気ガスです。ガソリン燃焼では主に二酸化炭素と水、微量の一酸化炭素、NOx 、粒子状物質、未燃焼炭化水素が排出されますが[ 115 ] 、水素燃焼の主な排気ガスは水蒸気です。
1807年、フランソワ・アイザック・ド・リヴァズは最初の水素燃料内燃機関を設計した。[ 116 ] 1965年、当時高校生だったロジャー・E・ビリングスは、モデルAを水素で動くように改造した。[ 117 ] 1970年、ポール・ディーゲスは、ガソリンエンジンを水素で動かすことができる内燃機関の改造の特許を取得した。[ 118 ]
マツダは水素を燃焼させるヴァンケルエンジンを開発し、マツダRX-8水素REに採用している。ヴァンケルエンジンやピストンエンジンなどの内燃機関を使用する利点は、生産のための再設備コストが低いことである。[ 119 ]
水素燃料電池は、その設計上、触媒としてプラチナなどの希少物質を必要とするため、製造コストが比較的高い。[ 120 ] 2014年、欧州議会の元議長パット・コックスは、トヨタが当初、ミライ1台販売するごとに約10万ドルの損失を出すと推定した。[ 47 ] 2020年、コペンハーゲン大学化学科の研究者たちは、燃料電池のコスト削減につながると期待される新しいタイプの触媒を開発している。[ 121 ]この新しい触媒は、従来の水素燃料電池ではナノ粒子を所定の位置に保持する一方で触媒を不安定にし、徐々に変性させ、さらに多くのプラチナを必要とする炭素でプラチナナノ粒子をコーティングしていないため、プラチナの使用量がはるかに少ない。この新しい技術では、ナノ粒子の代わりに耐久性のあるナノワイヤーを使用している。「研究者たちの次のステップは、この技術を水素自動車に実装できるように、成果をスケールアップすることである。」[ 122 ]
低温における航続距離と低温始動能力に関する初期の燃料電池設計上の問題は解決され、「もはやショーの妨げとは見なされない」ようになった。[ 123 ] 2014年のユーザーは、燃料電池車は零下でも航続距離を大幅に低下させることなく動作し続けると述べている。[ 124 ]補助なしの低温始動に対する中性子ラジオグラフィーを用いた研究では、カソードでの氷の形成[ 125 ] 、低温始動の3つの段階[ 126 ]、およびNafionのイオン伝導率[ 127 ]が示されている。クーロン電荷として定義されるパラメータも低温始動能力を測定するために定義された。[ 128 ]
燃料電池の耐用年数は他の車両と同程度である。[ 129 ]ポリマー電解質膜（PEM）燃料電池の耐用年数は、サイクル条件下で7,300時間である。[ 130 ]
水素は化石燃料やヘリウムのように便利な貯蔵庫や鉱床には存在しない。[ 131 ]天然ガスやバイオマスなどの原料から製造されるか、水を電気分解して製造される。[ 132 ]水素自動車の大規模展開による利点として、温室効果ガスやオゾン前駆物質の排出量削減につながる可能性があるとされている。[ 133 ]しかし、2014年現在、水素の95%はメタンから作られている。再生可能な原料を用いて熱化学的または熱分解的方法で製造することもできるが、それは高価なプロセスである。[ 9 ]
しかし、再生可能電力は、水を水素に変換する動力として使用できます。水の電気分解を使用する統合型風力水素（パワー・トゥ・ガス）プラントは、従来のエネルギー源と競争できるほど低コストで十分な量を供給する技術を模索しています。[ 134 ]車両での水素の使用が直面する課題には、車両への水素の貯蔵が含まれます。2023年9月現在、カリフォルニア州の公共燃料ステーションでの水素のコストは1キログラムあたり36ドルで、テスラ モデル3と比較すると、ミライの1マイルあたりのコストは14倍です。[ 135 ]
水素自動車の車載燃料として必要な分子状水素は、天然ガス、石炭（石炭ガス化と呼ばれるプロセス）、液化石油ガス、バイオマス（バイオマスガス化）を利用した多くの熱化学的方法、熱分解と呼ばれるプロセス、またはバイオ水素または生物学的水素製造と呼ばれる微生物廃棄物として得ることができます。水素の95%は天然ガスを使用して生産されています。[ 136 ]水素は、65～70%の作業効率で電気分解によって水から生産できます。 [ 137 ]水素は、化学水素化物またはアルミニウムを使用した化学還元によって製造できます。[ 138 ]現在の水素製造技術は、水素燃料の高位発熱量の25～50%に相当するさまざまな形態のエネルギーを使用して、水素を生産、圧縮または液化し、パイプラインまたはトラックで輸送します。[ 139 ]
化石エネルギー資源から水素を製造することによる環境への影響には、温室効果ガスの排出が含まれます。これは、メタノールを水素に改質する場合にも発生する影響です。[ 140 ]再生可能エネルギー資源を使用した水素製造では、このような排出は発生しませんが、輸送ニーズの大部分を満たす水素を製造するには、再生可能エネルギー生産の規模を拡大する必要があります。[ 141 ]いくつかの国では、エネルギーと水素の製造に再生可能エネルギー源がより広く使用されています。たとえば、アイスランドは地熱発電を使用して水素を製造しており、[ 142 ]デンマークは風力を使用しています。[ 143 ]
350 bar (5,000 psi) および 700 bar (10,000 psi) の水素タンク内の圧縮水素は、タイプ IV カーボン複合材技術に基づいて車両の水素タンクシステムに使用されます。[ 144 ]
水素は、ガソリンや他の自動車燃料と比較して、常温常圧下での体積エネルギー密度が非常に低い。 [ 145 ]水素を車両に貯蔵するには、超低温液体または高圧ガスとして貯蔵する必要があり、そのためには追加のエネルギーが必要となる。[ 146 ] 2018年、オーストラリアのCSIROの研究者らは、膜技術を用いてアンモニアから分離した水素でトヨタ・ミライとヒュンダイ・ネクソを駆動させた。アンモニアは、純粋な水素よりもタンカーで安全に輸送しやすい。[ 147 ]
輸送エンドユーザーへの水素燃料の供給を可能にするには、国際エネルギー機関（IEA）によれば、「新しい港湾インフラ、緩衝貯蔵施設、パイプライン、船舶、燃料補給ステーション、水素をより輸送しやすい商品（そして場合によっては水素に戻す）に変換するプラントの建設と運用」を含む、幅広い投資が必要である。[ 148 ]特にIEAは、燃料補給ステーションは工業ハブなどの長距離トラック輸送に適した場所に必要になると指摘し、水素の貯蔵と配送のための空港インフラへの投資の必要性を指摘している。IEAは、海運における水素のインフラ要件はより困難であると考えており、「燃料供給業者、港湾、造船業者、荷主の間での大規模な投資と協調的な取り組みの必要性」に注目している。[ 149 ]
2024年現在2017年までに、米国には一般に利用可能な水素燃料補給ステーションが53か所あり、そのうち52か所はカリフォルニア州にありました（電気自動車充電ステーションは65,000か所）。[ 150 ] [ 151 ] 2017年までに、日本には水素燃料補給ステーションが91か所ありました。[ 152 ] 2024年、ミライのオーナーは、燃料電池電気自動車用の水素が利用できないことを理由にカリフォルニア州で集団訴訟を起こし、詐欺的な隠蔽と虚偽表示、カリフォルニア州の虚偽広告法違反、黙示の保証違反などを主張しました。[ 58 ]
水素に関する法規や基準、水素の安全性や貯蔵に関する法規や技術基準は、水素技術の普及を阻む制度的な障壁となってきた。消費者向け製品における水素の商業化を可能にするためには、連邦政府、州政府、地方自治体が新たな法規や基準を策定し、採用する必要がある。[ 153 ]
燃料電池バスがサポートされています。[ 154 ]
ニューヨーク州エネルギー研究開発局（NYSERDA）は、水素燃料電池電気トラックとバスに対するインセンティブを創設した。[ 155 ]
批評家たちは、自動車における水素の大規模な利用は少なくとも今後数十年間は実現しそうにないと主張している[ 156 ] [ 157 ]。また、水素自動車は、自動車における化石燃料の使用を削減するためのより容易に入手可能な解決策から注意をそらす危険なものであるとも主張している[ 158 ] [ 159 ] 。
元米国エネルギー省職員のジョセフ・ロム氏は、「水素自動車は、温室効果ガスを削減する最も効率が悪く、最も高価な方法の1つである」と述べている。[ 160 ]彼は、全国的な水素燃料補給ステーションのネットワークを構築するコストは法外なものになると主張している。[ 161 ] [ 162 ]『エネルギー勝利』の著者であるロバート・ズブリン氏は、「水素は『考えられる限り最悪の自動車燃料』である」と述べている。[ 163 ] 2024年の時点で、水素の95%以上は依然として水蒸気メタン改質を使用して生産されており（約95%がグレー水素、残りの大部分がブルー水素、グリーン水素は約1%のみ）、[ 164 ]これは、今日のガソリン車と少なくとも同程度の炭素を1マイルあたりに排出するが、再生可能エネルギーを使用してより多くの水素を生産できたとしても、「このエネルギーを電気自動車やプラグインハイブリッド車のバッテリーを充電するために使用する方がはるかに簡単だろう」。[ 163 ]水素自動車は、その寿命を通じてガソリン自動車よりも多くの炭素を排出するだろう。[ 165 ] [ 13 ]ワシントン・ポストは2009年に、「電気エネルギーはすでにアメリカ中のコンセントから吸い出されて自動車用バッテリーに蓄えられているのに、なぜ水素の形でエネルギーを貯蔵し、その水素を使ってモーター用の電気を生成したいのか」と問いかけた。[ 136 ] [ 166 ]
フォルクスワーゲンのルドルフ・クレブスは2013年に「水素モビリティはグリーンエネルギーを使用する場合にのみ意味がある」と述べたが、まず「効率の低い」水素に変換する必要があり、「初期エネルギーの約40パーセントが失われる」。次に水素を圧縮して高圧でタンクに貯蔵する必要があり、これにはさらにエネルギーが必要となる。「そして、燃料電池で水素を再び電気に変換する必要があるが、ここでも効率が低下する」。クレブスは続けて「結局、元の100パーセントの電気エネルギーから、30～40パーセントしか得られない」と述べた。[ 167 ]スタンフォード大学とミュンヘン工科大学の科学者による2016年のEnergy誌の研究では、たとえ水素を現地で生産することを前提としても、「二酸化炭素排出量を削減するには、全電気バッテリー車への投資の方が経済的である」と結論付けている。[ 168 ]
2017 年にGreen Car Reportsに掲載された分析では、最高の水素燃料電池車は「電気自動車よりも 1 マイルあたり 3 倍以上の電力を消費し、他のパワートレイン技術よりも多くの温室効果ガスを排出し、燃料費が非常に高い」と結論付けています。新しいインフラストラクチャ (最大 4,000 億ドルの費用がかかると推定される) のすべての障害と要件を考慮すると、燃料電池車はせいぜいニッチな技術であり、米国の石油消費にはほとんど影響がないと思われます。[ 152 ]米国エネルギー省は、グリッド電力による電気分解で生成される燃料については同意していますが、他のほとんどの生成経路については同意していません。[ 169 ] Real Engineeringによる 2019 年のビデオでは、FCV を 1 キロメートル移動させるのに必要な水素のコストは、BEV を同じ距離移動させるのに必要な電力の約 8 倍であると結論付けています。[ 170 ]
2020年以降の評価では、水素自動車の効率は依然として38%に過ぎず、バッテリーEVの効率は80%から95%であると結論付けられています。[ 171 ] [ 172 ] CleanTechnicaによる2021年の評価では、生産されている水素の大部分は依然として汚染物質であるグレー水素であり、水素の供給には大規模で高価な新しいインフラストラクチャの構築が必要であることが判明しました。また、燃料電池車の残りの2つの利点である「航続距離の延長と燃料補給時間の短縮」は、バッテリーと充電技術の向上により急速に失われつつあります。[ 56 ] Nature Electronicsの2022年の研究もこれに同意しています。[ 173 ] Recharge Newsの2022年の別の記事では、船舶は水素よりもアンモニアまたはメタノールで動く可能性が高いと述べています。[ 174 ]また、2022年には、ドイツのフラウンホーファー研究所が、水素が道路輸送で大きな役割を果たす可能性は低いと結論付けています。[ 28 ]
国際気候環境研究センター（CICERO）による2023年の研究では、漏洩した水素の地球温暖化効果はCO2の11.6倍強いと推定されている。[ 14 ]
水素燃料は、水素の低い着火エネルギー（自己着火温度も参照）と高い燃焼エネルギー、そして分子サイズが小さいためタンクから漏れやすいことから危険です。[ 175 ] 2024年、ヒュンダイは、欠陥のある「圧力逃がし装置」による燃料漏れと火災の危険性のため、当時米国で販売された1,600台のネクソ全車をリコールしました。[ 43 ]慢性的な漏れがある場合、貯蔵タンクの材質だけでなく、タンク周辺の自動車部品にも水素脆化が懸念されます。水素は無臭であるため、特殊な検出器なしでは漏れを容易に検知できません。[ 176 ]
水素充填ステーションでの爆発が報告されている。[ 177 ]水素充填ステーションは通常、水素供給業者からトラックで水素の配送を受ける。水素供給施設の停止は、複数の水素充填ステーションの停止につながる可能性がある。[ 178 ]
水素自動車は、現代の化石燃料内燃機関（ICE）自動車インフラに対する様々な代替案と競合している。[ 120 ]
内燃機関をベースとした圧縮天然ガス（CNG）、HCNG、LPG、LNG車両は、総称して天然ガス車両（NGV）と呼ばれ、燃料源として天然ガスまたはバイオガスから採取したメタンを使用します。メタンは水素よりもエネルギー密度が高く、バイオガス由来のNGVはほぼカーボンニュートラルです。[ 179 ]水素車両とは異なり、CNG車両技術は何十年も前から利用可能であり、既存の充填ステーションには商業用と家庭用の両方の燃料補給を提供するのに十分なインフラがあります。2011年末までに世界中で1480万台の天然ガス車両があり、そのほとんどはバイフューエル車両の形でした。[ 180 ]天然ガスのもう1つの用途は、燃料電池付き電気自動車で使用する水素ガスを製造する一般的な方法である水蒸気改質です。 [ 8 ]
メタンはロケット燃料の代替燃料でもある。[ 181 ]
プラグインハイブリッド電気自動車（PHEV）は、従来のハイブリッド車のように内燃機関で発電機を駆動して電気モーターとバッテリーパックに電力を供給するのではなく、電力網に接続して車載バッテリーパックを充電できるハイブリッド電気自動車です。PHEVのコンセプトは、 EVモードでの走行時間を増やすことで車両の燃費効率を高めると同時に、内燃機関（通常はターボガソリンエンジン）を補助動力源または航続距離延長装置として使用することで、航続距離への不安を軽減します。
軽自動車セグメントでは、2023年までに 世界中で2600万台のバッテリー式電気自動車が販売され[ 26 ] 、北米には65,730か所の公共充電ステーションがあり、 AC電源プラグとソケットによる家庭や職場での充電も利用可能である[ 182 ]。長距離電気トラックには、より多くのメガワット充電インフラが必要である[ 183 ] 。
ハンナ・リッチーは、十分な航空バイオ燃料を生産するのに十分な土地がないかもしれないと主張している。[ 184 ]
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この記事には、 CC BY 4.0ライセンスの下で利用可能なこの出典からのテキストが含まれています。 この記事には、 CC BY 4.0ライセンスの下で利用可能なこの出典からのテキストが含まれています。{{cite web}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)