RANKING
ブログランキング・人気ブログランキングへ にほんブログ村 環境ブログへ
NEW ENTRIES
CATEGORIES
ARCHIVES

2010年06月05日

マグネシウムエネルギーは次代のエネルギーになり得るか?第3回~マグネシウムのエネルギー量

%E3%83%9E%E3%82%B0%E8%B1%86%E8%85%90.jpg
『マグネシウムは時代のエネルギーになり得るか?第2回』に続き第3回です。


マグネシウムから発生するエネルギー量は、一体どの程度なのでしょうか?


豆腐に使用されている“にがり”がマグネシウムというのは聞いたことがありますが、そもそもマグネシウムとエネルギーとは普通に考えるとつながりません。

そのマグネシウムを石油等の化石燃料の代替エネルギーとして活用しようというのが、東京工業大学矢部孝教授なのです。矢部教授の著書である「マグネシウム文明論」を参照しながらマグネシウムの可能性を探っていきます。


まずマグネシウムの特徴から

■マグネシウム(Mg)

酸化数は常に2価を取る。比重は1.74.融点は650℃で、沸点は1100℃。

主に海水中に溶けている塩化マグネシウムを取り出し、溶融塩電解することで得られる。

ギリシャのマグネシア地方から酸化マグネシウムが産出されたことから名前がついた。(ウィキペディア参照)


で続きを行く前に、応援を ポチッ Rolling Eyes とお願いします m030


にほんブログ村 環境ブログへ


ポチっとありがとうございます m021 m023


では、早速マグネシウムのエネルギー量を見てみましょう。

実は、マグネシウムを水と反応させると熱が発生します。これをエネルギーとして利用しようとしているのです。これを化学反応式で表すと


■マグネシウムの発生熱量
    
        Mg  + H2 + 1/2O2 - 242KJ

        ↑       ↓

   Mg + H2O     MgO + H2 + 602KJ

となり、まとめると


Mg + H2O  → MgO + H2     + 360KJ  となります。


つまりマグネシウムと熱湯を反応させて、360KJ(=602KJ-242KJ:熱湯にした分の熱量を差し引いて)の発熱量が取り出せたということです。

*ちなみに水素と酸素の反応では

   H2 + 1/2O2  → H2O(気体)    +  242KJ

皆さんお馴染みの使い捨てカイロでは

  4Fe + 3O2  → 2Fe2O3      + 1650KJ

プロパンガスの燃焼は

  C3H8 + 5O2  → 3CO2 + 4H2O + 2220KJ

まあ、マグネシウムは発熱量としてはずば抜けて多いものではありません。というか、カイロってやはり結構熱いのですね。


ではマグネシウムの利点は何なのでしょうか?

■マグネシウムの利点


1.循環できること

  Mg ⇔ MgO +360KJ

酸化マグネシウムを還元してマグネシウムを取り出しさえできれば、いつまでも発熱エネルギーを取り出し続けることができるのです。但し矢部教授曰く、還元するためには「「太陽光励起レーザーが必要」とのことです。


2.資源量が豊富であること


①海水に豊富に含まれており、海に囲まれた日本にとっては外国からの輸入に頼らない自前のエネルギー資源として可能性がある。

②海水からMgを取り出すとしたら、そこで利用した海水は淡水として利用できる。これからさらに深刻化する水問題にも一役買うことができるのです。


3.クリーンであること

有害ガス(CO2を含む)を発生させない。逆にH2(水素)を取り出せるので、新エネルギー活用にも寄与できる。


4.運搬や貯蔵にすぐれていること

新エネルギーの代表である水素は運搬にもかさがかかるし、爆発の危険性もある。100万キロワットのエネルギーを蓄えるのに高さ10mの容器を用意すると、水素の場合は底辺が1000m×1000mになるが、マグネシウムは16m×16mで済む。またマグネシウムは固体状態では650℃以下では発火しないのでちょっとした火気で爆発する水素より安心です。


%E3%83%9E%E3%82%B0%E6%B5%B7.jpg
ところでマグネシウムは海水中にどのくらいあるのでしょうか?

■マグネシウムの量

海水1000gのうちマグネシウムは1.29g含まれているそうです。

地球上に海水は、1400×10^15乗㌧(140京㌧)あるので、海水にあるマグネシウムは1800兆㌧になります。(「マグネシウム文明論」参照)


■化石燃料の代替エネルギーとしての必要量

世界の年間化石燃料(石油、石炭、天然ガスなど)使用を石油換算すると、年間約100億㌧です。(「マグネシウム文明論」参照)
石油の重量あたりの発熱量は48MJ/kgで、マグネシウムは25MJ/kgなので、現状の化石燃料分をマグネシウムで代替した場合の必要なマグネシウムの量は、48MJ/kg×100億㌧÷25MJ/kg=192億㌧になります。
つまり海水にあるマグネシウムは化石燃料の1800兆㌧÷192億㌧=9300年分にあたることになります。すごい量ですね。・・・・・・でも海水全部を使うわけにはいきません。


次に、日本の年間使用量で見てみましょう。『次代を担う、エネルギー・資源』状況編1~世界と日本のエネルギー消費の現状~によれば、日本の年間エネルギー消費量のうち化石燃料分では20KJ×10^15乗です。それをマグネシウムで代替すると、20KJ×10^15乗÷25000KJ/kg=8×10^11乗=8億㌧必要になります。
では8億㌧を取り出すための海水量は?というと凡そ(1000/1.29)×8億㌧=6200億㌧となります。この6200億㌧は、日本の年間水道利用量が831億㌧なので、日本の年間水道利用量の約7.5年分になります。


おぼろげながら、マグネシウムのエネルギーとしての可能性を感じていただけましたか??

では次にそのマグネシウムがエネルギーとして浸透した場合の社会状況を見てみましょう。乞うご期待ください。


trackbacks

trackbackURL:

comments

私も少し勉強したことがあるのですが、
まず、マグネシウムは太陽光励起レーザーによって得た太陽光エネルギーを溜める”電池代わり(=媒体)”という位置づけだった気がしますたしか。

本文でも”循環できる”とありますが、
例えば1年で循環させると過程するなら、純粋に海水6200億トン中のマグネシウムが海水中からなくなるわけですよね。その場合に海水中のミネラル分には影響ないのでしょうか?
(まぁ大丈夫か)

ではこの循環(=マグネシウムの還元)に絶対的に必要な太陽光励起レーザーにもいくらかの動力が必要だと思うんですが、その動力分と1molあたりの発熱量360KJとでの比較ではどうなんでしょう?
(使い捨てカイロの2割ぐらいで、意外に少ないなと思ってしまったので)

太陽光励起レーザーの原理がいまいち理解できなかったので、今後追及されていくことと思うので楽しみにしています。

  • ひじきごはん 2010年06月07日 18:25

>ひじきごはんさま

コメントありがとうございます。

>まず、マグネシウムは太陽光励起レーザーによって得た太陽光エネルギーを溜める”電池代わり(=媒体)”という位置づけだった気がしますたしか。

矢部教授の「マグネシウム文明論」によれば、太陽光励起レーザーは酸化マグネシウムを精錬し、金属マグネシウムにするために使用することになっています。そのことが太陽光エネルギーを「溜める」ということなのでしょう。
本書では、マグネシウム自身は大量にあるものの、金属マグネシウムの精錬には250円/kgもの金がかかる。しかも1㌧のマグネシウムを取り出すのに11㌧の石炭が必要であり、不経済なわけです。そこでこの太陽光励起レーザーが登場することになったわけです。
このレーザーについては今後記事にしていく予定です。お楽しみにぃ~。
また環境への影響も調べてみたいと思います。

  • goqu 2010年06月07日 23:03

Mgを直接、空気中の酸素で酸化させないんですか?

  • kubtak 2010年06月13日 12:12

>kubtakさん

コメントありがとうございます。

>Mgを直接、空気中の酸素で酸化させないんですか?

MgはMgOになるときに360KJの熱を発生させます。
直接空気に触れさせると、おそらくじわじわ酸化していくでしょうから、時間をかけて360KJの熱をゆっくり発生させていることになります。
これではエネルギーとして利用できないので、化石燃料の代替として一気に熱に換えようとしているのです。

  • goqu 2010年06月14日 23:22
comment form
comment form
SEARCH
CALENDAR
2011年12月
 
 
 
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
協賛
POWERED BY
OTHER

レンタルCGI ブログパーツ ブログパーツ