新しいキャリア液で水素貯蔵がさらに簡単に

2021年に設立されたAyrtonは、日本の千代田化工や三菱商事、ドイツのCovalion、中国のHynertechなど、LOHCを開発している世界中の数社のうちの1社である。しかし、毒性、エネルギー密度、投入エネルギーの問題により、液体水素を実現可能にする候補となる LOHC は限られています。アイルトン氏は、その定式化によりこれらのトレードオフが解消されると述べています。

安全で効率的な車両用水素燃料

前述の企業のほとんどが使用している従来の LOHC 技術は、水素化されるとメチルシクロヘキサンを形成するトルエンなどの物質に依存しています。これらのキャリアは、可燃性と揮発性により安全上のリスクをもたらします。ドイツのエルランガーの水素LOHC技術やその他の水素燃料会社は、メチルシクロヘキサンよりも単位体積当たりより多くの水素を保持できるより安定した担体であるジベンジルトルエンに移行しているが、水素の結合と放出にはより高い温度（したがってより多くのエネルギー）が必要である。ジベンジルトルエンの水素化は、3 ～ 10 メガパスカル (30 ～ 100 bar) および 200 ～ 300 °C で発生します。これに対し、メチルシクロヘキサンの場合は 10 MPa (100 bar) および 200 °C 弱です。

アイルトン独自の石油ベースの水素キャリアは、他の LOHC に必要な入力エネルギーよりも少ない入力エネルギーで水素を捕捉および放出するだけでなく、メチルシクロヘキサンよりも多くの水素を貯蔵します (メチルシクロヘキサンの 50 kg/m3 と比較して 1 立方メートルあたり 55 kg)。ジベンジルトルエンは単位体積あたりにより多くの水素を保持しますが（最大 65 kg/m3）、担体に水素原子を注入するアイルトンのアプローチはコストの削減を約束します。アイルトンのキャリア流体による水素化または脱水素化は、0.1 メガパスカル (1 bar) および約 100 °C で発生すると、創設者兼 CEO のナターシャ コステヌク氏は述べています。また、他の LOHC と同様に、水素化後は周囲温度および周囲圧力で輸送および保管できます。

審査員の説明 [Ayrton’s approach] 水素を大規模に導入するための重要な技術として。」 —ケイティ・リチャードソン、国立再生可能エネルギー研究所

アイルトンのLOHC液はマーガリンと同じくらい安全に扱えるが、それでも化学物質であることに変わりはない、とコステヌク氏は言う。 「私はそれを飲みません。そうなったら、あまり気分が良くないでしょう。しかし、それは致命的ではありません」と彼女は言います。

コステヌク氏と同じくアイルトン社の共同創設者であるブランディ・キンキード氏（同社の最高技術責任者を務める）は当初、電力網のギャップを埋めるために水素発生装置を市場に投入しようとしていた。 「私たちは燃料電池と水素貯蔵を探していました。燃料電池は簡単に見つかりましたが、水素発生装置でやろうとしていることのビジョンを実現するための、安全で輸送が簡単な水素の貯蔵方法や媒体を見つけることができませんでした」とコステヌク氏は言います。探索中に、彼らは LOHC 技術に出会いましたが、既存の液体水素キャリアが要求するトレードオフに満足できませんでした。 「私たちはそれをもっと良くできるのではないかという考えを持っていました」と彼女は言います。二人は方向転換し、水素発生装置から水素貯蔵ソリューションへと焦点を調整しました。

「誰もが水素の製造と水素の最終利用に興奮していますが、水素を貯蔵し、管理する必要があることを忘れています」とコステヌク氏は言います。現在のストレージと配布との互換性がないことが、導入の障壁になっていると彼女は言います。 「世界中に設置されている既存のインフラを再利用できることに本当に興奮しています。」同社によれば、アイルトンの水素化液体は燃料電池グレード（99.999パーセント）の水素純度を持っているため、氷点下の温度が必要な純粋な液体水素を使用する利点はないという。

同社が直面する主な課題は、試験段階の生産から商業生産にスケールアップするテクノロジーに伴う一連の問題である、とコステヌク氏は言う。 「その重要な部分は、途中で適切な製造パートナーと連携することです」と彼女は指摘します。

アイルトンがLOHCに共通する他のいくつかの課題にどのように対処しているかについて尋ねられたコステヌク氏は、アイルトンはなんとかそれらを回避できたと述べた。 「高価で調達が難しい材料は避けてきました。そうすることで、サプライチェーンの問題を回避することができます」と彼女は言います。このような低温で反応を実行することで、Ayrton はキャリア流体が使用できるほど十分な水素を保持できなくなる前に、1,000 回の水素化 – 脱水素化サイクルに耐えられるキャリア流体を得ることができます。コステヌク氏によると、従来のLOHCは、水素の結合と放出に必要な高温によって流体が分解され、その貯蔵能力が低下するまでのサイクル数が数百サイクルに制限されているという。

水素貯蔵技術の画期的な進歩

米国国立再生可能エネルギー研究所（NREL）は、5月に開催された年次産業成長フォーラムで、アイルトンの無毒な石油ベースのキャリア流体がエネルギーおよび輸送部門にどのような意味を持つかを認識し、アイルトンを「優れた初期段階のベンチャー企業」に挙げました。フォーラムを主催したNRELイノベーション・アントレプレナーシップ・センターのグループマネージャー、ケイティ・リチャードソン氏によると、180人以上の気候技術やクリーンテックの投資家や業界専門家からなる選考委員会が、200人以上の初期応募者の中からアイルトン氏を選んだという。委員会は、同社のイノベーション、市場での位置付け、ビジネスモデル、チーム、資金調達の次のステップ、テクノロジー、資本の使い方、ピッチプレゼンテーションの質に基づいて決定を下した。 「裁判官らは、アイルトンのアプローチは大規模な水素導入にとって重要な技術であると述べた」とリチャードソン氏は言う。

ガソリンやディーゼルを押しのけて水素を実現するための次のステップとして、「私たちは現在、顧客に極低温圧縮水素を提供している水素製造業者と話し合っています」とコステヌク氏は言う。 「彼らが LOHC を提供すれば、マルチモーダルな方法で、より長距離、より大量の配送が可能になるでしょう。」同社はまた、太陽光や風力などのクリーンで断続的なエネルギー源から得られるエネルギーの一部を保持するための緩衝貯蔵として水素化LOHCを使用できる可能性がある一部の工業用地の所有者と話し合っている。彼女によれば、もう 1 つの自然な条件は、バッテリーが提供できるものを超えた、季節ごとに安定した貯蔵方法を探しているエネルギー サービス プロバイダーです。目標は、最終的には自動車、トラック、電車、船舶の頼りになる代替 (または標準) 燃料になるまでスケールアップすることです。