水酸化ナトリウムと水を原料として水素を循環的に製造する車載型装置による、水素エネルギー自動車のボトルネック問題解決への考察

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一、はじめに　この題名を見れば、人々は筆者が頭がおかしいのだと思うだろう。水酸化ナトリウムでどうやって水を原料にして水素を作ることができるのか？中学を卒業したことがある人なら誰でも知っているが、水にナトリウム金属を入れるとのみ、急速に反応して水素と水酸化ナトリウム溶液が生成され、炎が発生する。これは、この反応が発熱反応であり、またナトリウムが水より軽いため投入されたナトリウムが水面に浮き、反応時に生じる熱量が酸素が存在する条件下で水素を燃焼させて炎を発生させるのに十分だからです。筆者の着想はここから来たのです。水酸化ナトリウムを電気分解してナトリウムを作り、そのナトリウムで水と反応させて水素を生成すれば、実現できるのではないでしょうか？酸素のない環境下で反応を行い、発生する熱を適時に吸収する方法をよく考えれば、安全に水素を得ることができるのです。2019年5月23日、**南陽市委員会の機関紙である『南陽日報』は1面に記事を掲載し、「水素エンジン」が同地で量産されたと報じました。記事によると、車内にある水からリアルタイムで水素を生成でき、車に水を補給するだけで走行可能だとのことです。”記事の公開後、広範な疑問が投げかけられた。複数の業界関係者は、単純に水を水素に変えることや、謎の触媒を使って水を水素に変えることは、いずれもエネルギー保存の法則に反すると述べている。メディアの様々な議論を受け、私は深く考え込みました。なぜ「南陽水素車」を不可能から可能にできないのかとこの目標を達成するためには、2つの重要な問題を解決しなければならない。1つ目は、どうやって低コストで水素を得るかということだ二つ目は、水素をどのように安全に使用するか？その中で最初の問題が、最も重要な鍵となる。ナトリウムと水が反応する際には、外部からのエネルギーや触媒は一切必要ありません。ナトリウムと水があれば十分です。これほど速く水と反応できる物質は他にあるでしょうか？水とナトリウムの反応を制御することで、安全な条件のもとで水素を得ることができれば、これはまさに水を加えるだけで動く水素自動車ではないでしょうか？さらに、ナトリウムと水の反応によって水素を製造し、それを民生用に利用すれば、天然ガスが家庭に普及するのと同様に、世界全体の炭素削減に大きく貢献するだろうとも考えられる。しかも、生産されたアルカリ水を食器洗いに使えば、洗剤を別途購入する必要がなくなります。これは環境保護にとってどれほど大きな利点でしょう！この時、私は馬雲氏の言葉を思い出しました。自分が行っていることがほとんどの人にとって実行可能だと思われるようになったら、それでもまだやり続ける価値があるのかを考えるべきだ。なぜなら、ほとんどの人がすでにそのことを知ってしまっており、そこにまだ生命力が残っているのかを深く考える必要があるからです。ほとんどの人が認めないことを自分がやっていても、それに自信があるなら、やる価値がある。一度成功すれば、それは大きな突破口となる。二、水酸化ナトリウムと水を原料として得られる水素エネルギーを安全に利用する方法について。水酸化ナトリウムと水を原料にして水素を製造することは、本質的にはナトリウムと水から水素を作ることであり、ナトリウムも水素もいずれも危険物に分類され、厳格な規制と管理の対象となっている。ナトリウムと水の反応によって水素を製造する際の最も重要な問題は、社会的な安全保障の問題である。現在、容器入りの水素を使用する場合にも多くの安全上のリスクが存在しており、ナトリウムと水を使った水素製造の普及も同様に安全上の問題に直面する。これをどう防ぐかは、十分に検討する必要がある。（一）使用設備の安全問題
1、水酸化ナトリウムと水を原料として水素エネルギーを得ることは、根本的にはナトリウムと水の反応であり、使用されるナトリウム金属と水素はどちらも可燃性の危険物である。そのため、使用設備は航空機のブラックボックスのように強化保護されなければならず、いかなる事故が発生してもこれらの関連部分が大きな損傷を受けないようにしなければならない。たとえ車両が水中に落ちても、水が漏れ出して大量のナトリウムと反応することがないようにしなければならない。2、水素圧力、ナトリウム線の送り量、および水の供給量を正確に制御することは、水素エネルギー装置が安定して動作するための基盤であり、制御の自動化を実現しなければならない。3、水素を直接エネルギー源として使用する装置では、水素の燃焼温度は化石燃料の燃焼温度よりも高くなるため、装置の材質に対する要求がより厳しくなり、使用する材料には厳格な基準が求められる。4、完備した自己ロックシステムを構築し、装置の使用中に異常が発生した場合には、反応槽および金属ナトリウムの推進装置を自動的にロックして、ナトリウムが反応する可能性のある物質と隔離されるようにする。5、水素発生器およびナトリウム推進器およびそれに関連する部品については、航空機の部品と同様に寿命を設定し、期限が来たら必ず交換しなければならない。（二）社会的公共安全問題　ナトリウムは**管理された危険化学物質であり、ナトリウムと水を反応させて水素を製造する技術が一般家庭に広まれば、まるで至る所に爆弾が散らばっているようなもので、これは深刻な社会的公共安全問題である。しかし、水酸化ナトリウムと水を原料にして水素エネルギーを得ることは、即効性のある再生可能なクリーンエネルギーであることは明らかだ。エネルギー消費量が世界有数で、国際エネルギー市場への依存度が非常に高い我が国にとって、うまく活用すればエネルギー戦略構造を変え、国際石油市場への依存を減らし、自国のエネルギーにおける主導権をよりしっかりと握ることができる。技術的にもコスト的にも実現可能である限り、諦めるということは、金の椀を抱えて物乞いをするようなものだ。新エネルギーと社会の安全が衝突したとき、その矛盾をどう解決するかには、当初原子力発電所を建設した時の勇気が必要である。このため、私は以下の見解を提示します：1、観念の転換。水素エネルギーの利用は、人類のエネルギー構造や生態環境を変えることができる。そのためには、すべての人がそれを大切にし、守っていく必要があり、水素エネルギーの利用を一人ひとりの生活と密接に結びつけなければならない。その目的のために、新たな道徳観念や社会の公的秩序を確立し、安全かつ適切に水素エネルギーを利用することを社会全体の共通認識とするのである。包丁は人を切るのに使えるが、だからといって包丁の使用を禁じるわけにはいかないだろう？車は人を轢くことがあるけど、だからといって車の使用を禁止するわけにはいかないでしょう？二面性を持つものは、人々にその良い側面を活用させ、悪い使い方が行われないように導けば、社会の健全な発展と進歩をもたらすことができる。2、経営上の変革。安全問題は結局のところ管理の問題であり、管理措置が適切に講じられていれば、安全問題はうまく対処できる。ナトリウムと水の反応を利用して水素を製造する技術が実用化されれば、それは新しいものとなる。新しいものが登場した場合、皆に受け入れられるかどうかには時間が必要であり、その過程には人々の認識の向上だけでなく、新しいものの出現に伴って**政策が改善されたり更新されたりすることも求められる。ナトリウムと水を反応させて水素を製造することは、水素エネルギーを普及させる上で最も効率的な近道ではあるが、利点が多い一方で欠点もある。そのため、一つの欠点のために多くの利点を捨ててしまってはならない。したがって、この構想が社会に利益をもたらせるかどうかは、まず**安全管理の面で条件を整えることが必要であり、そうでなければ金の飯椀を抱えたまま乞食を続けるしかない。3、法的な健全性。現行の**制度では、社会の安全を脅かす危険な化学物質に対しては、比較的整備された法律や規制が存在している。したがって、ナトリウムと水を反応させて水素を製造する行為も、同様に法的な管理の対象とすることができる。このような装置を不正に使用する者には刑法による制約を加え、使用者が自発的に安全規則を守るようにし、そうでなければ法的な処罰を受けさせ、法を犯すことを恐れさせるのである。4、技術的な完成度。今や5G時代に入っており、技術的には各ナトリウム貯蔵タンクの起動状況を監視することは問題ないはずです。各リアクターのナトリウム貯蔵タンクの入口には、ナトリウム取扱い担当者のみが開けられる電子ドアが設置されており、製造や使用を行うすべての人には登録済みの使用許可証がある。この使用許可証を持つ者のみがこの種の水素発生器を運搬・使用でき、使用済みのリアクターは専用のナトリウム供給ステーションでのみ補充が可能であり、これは実現可能である。社会の公共安全ネットワークを構築することで、車が盗まれたり事故が起きたりといった異常事態が発生した場合、その情報を即座に社会の公共安全監視ネットワークに送信することができる。関係機関の警戒心を呼び起こし、人為的な悪意ある行為が起こるのを防ぐ。5、機器の保証。ナトリウムは危険なものですが、水や反応を引き起こす他の物質と接触しなければ安全です。したがって、ナトリウムがこれらの物質と接触しないようにすれば安全に使用できる。そのためには、製造工程、保管状態、使用機器の各段階で適切な対策を講じ、ナトリウムの普及に向けた安全保障の基盤を築く必要がある。三、現在の水素エネルギー自動車が抱える課題 水素エネルギーには独自の優位性があり、これは世界中で認められ、高く評価されている。どの観点から見ても、持続可能な発展の面で優れている。水素エンジン車や水素燃料電池電気自動車は、世界中で急速に発展している新興産業です。水素エネルギーを利用すれば、有害ガスの排出を避け、環境汚染を軽減し、生態環境の悪化を防げることは言うまでもない。しかし、現段階で水素エネルギー車を利用する場合、水素の製造、輸送、貯蔵、充填といった分野において様々な問題が存在しており、主に以下の点に表れている。1、水素貯蔵のボトルネック。水素は最も軽い気体であり、現在利用されている水素はすべて水素タンクを用いて貯蔵されている。より多くの水素を貯蔵するためには、水素タンクを非常に大きくすることは不可能であり、結果として水素貯蔵圧力を高めるしかなくなる。これにより水素タンクの製造がより困難になり、コストも上昇するほか、水素タンクの危険性も高まる。2、水素ステーションのボトルネックは、水素タンクに蓄えられる水素には限りがあることだ。使い切ったからといって、ミネラルウォーターのボトルのように捨てて新しい水素入りタンクを買い替えるわけにはいかない。合理的に配置された水素ステーションが必要だが、水素ステーションはどこにでも建設できるわけではない。特に人口が密集した都市では大きな制約があり、投資額も驚異的に高い。3、航続距離のボトルネックとして、水素自動車がどれだけ走行できるかは、水素の供給時間の長さによって決まります。また、水素タンクの容量には限りがあるため、水素自動車の航続距離に影響を与えます。4、安全性のボトルネックとして、高圧水素タンクであれ高圧水素充填ステーションであれ、それらは静かに横たわる爆弾のようなもので、事故が起きればその被害は想像を絶するものとなる。5、水素の価格の壁：現在、水素の製造、輸送、貯蔵、利用にかかるコストが高止まりしており、コスト削減の余地も限られている。これが水素自動車の普及を妨げ、その広がりを制限している。上記のボトルネック問題は、水素エネルギー自動車が登場して以来常に存在し、長期にわたって根本的な解決が図られていない。四、金属ナトリウムと水の反応を安全に利用して水素を製造する方法　気象核エネルギーと同様に、ナトリウムと水の反応による水素製造は手強い存在であり、それを制御できて初めて私たちのものとなる。ナトリウムと水を反応させて水素を生成する方法は、最も簡単で迅速な手段です。しかし、ナトリウムと水の反応は激しい発熱反応であり、放出される熱によって酸素が存在する環境下で水素が燃焼・爆発してしまうため、人々に恐怖心を与えます。皆さんは、このようにナトリウムと水を反応させるのは非常に危険ではないかと尋ねるかもしれません私はむしろ皆さんに問いたい。天然ガスも燃えやすく爆発しやすいのではないですか？同じようにセキュリティ上の問題があるのではないですか？やはり千の家庭に入っていったのではないか？今も同じように天然ガスで車を動かしているじゃないか？したがって、金属ナトリウムと水の反応を利用して水素を製造するには、まず恐怖心を払拭することが必要であり、次にナトリウムと水の反応を制御できる方法を考え出すこと、そして数十キログラムものナトリウムを車内に積んだ際にどうやって安全性を確保するかが重要となります。金属ナトリウムと水を反応させて安全に水素を製造するためには、以下の3つの方法がある。1、ナトリウムは水より軽いため、水面にナトリウムを投入しないで、水底に置いて水と反応させる。そうすると生成された水素が水底から上がってくるため、酸素が存在する環境下でナトリウムが水と反応するのを防ぐことができる。同時に、反応に必要なナトリウムは限られた量が絶え間なく供給されるため、反応の激しさを効果的に制御することができる。2、ナトリウムと水の反応は発熱反応であるため、反応過程の温度を制御する必要があり、最も効果的な方法は熱を排出して活用することです。周囲がすべて水であるため、最良の冷却剤となり、反応で発生する熱を水酸化ナトリウム溶液が吸収することができる。それでもバランスが取れない場合は、水酸化ナトリウム溶液を反応タンクから抜き出してラジエーターで循環させることができる。自動車が高速で走行する際の空気の流れも、循環冷却に最適だ。3、ナトリウムと水の反応では水素が生成されるだけでなく、有用な水酸化ナトリウム液も生じる。反応を制御する際に水の供給量を調整し、水酸化ナトリウム液を制御された反応温度で飽和液として回収して再利用する。同時に、回収した水酸化ナトリウム溶液を冷却剤として循環させ、反応器の熱を取り除く。五、低コストで金属ナトリウムを入手する方法
もし金属ナトリウムと水の反応による水素製造の安全性の問題が解決されれば、皆さんは再び次のように疑問に思うかもしれません。金属ナトリウムは貴金属ですから、使用コストは非常に高くなるのではないでしょうか？現時点で、市場に出回っている金属ナトリウムは貴金属に分類され、1キログラムのナトリウムを水と反応させて生成される水素のコストは、ガソリンを使用するコストよりも許容できないほど高くなる可能性があります。しかし、水もナトリウムも尽きることはなく、広大な海こそが最大の宝庫なのだ。では、水酸化ナトリウムを原料としてナトリウムを製造するコストはどのくらいでしょうか？まず、ナトリウムと水の反応を見てみましょう：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑+Q46 36 80 2この反応式から、23キログラムのナトリウムが水と反応すると、約1キログラムの水素と40キログラムの水酸化ナトリウムが生成されることが容易に計算できます。40キログラムの水で希釈すれば、50％の水酸化ナトリウム溶液が得られます。イギリスの企業Riversimpleは水素動力車を開発しました。Rasaと名付けられたこの車は、1.5キログラムの水素で300マイル（約482キロメートル）走行できます。水素1キログラムで約321キロメートル走行できる。ナトリウムが100元/キログラムの場合、水素1キログラムを製造するコストは2300元かかり、この車の運行コストは7.1元/kmとなり、明らかに耐えられない。ナトリウムの価格を1キログラムあたり8元未満に下げれば、水素1キログラムあたりのナトリウムコストは184元となり、この車の使用コストは0.57元/kmとなる。このコストは一般の人々が受け入れられるレベルだろう。これにより、ナトリウムを用いた水素製造の鍵は、水素製造の安全性とナトリウムのコストの問題であることがわかる。ナトリウムのコストを下げることは可能でしょうか？以下の方法を通じて可能であるはずです。1、水酸化ナトリウムと水を原料とする水素製造を重要なエネルギー開発戦略と位置づける。希少なものほど価値が高くなる。もし**この問題を真剣に重視し、水酸化ナトリウムと水を原料として水素を製造することを戦略的な新エネルギー開発として支援し、製油所の建設や炭素削減・汚染防止、水素ステーションや水素貯蔵タンクの建設にかかる費用や政策を、水酸化ナトリウムと水を原料とした水素製造という新興産業へ向けて振り向け、税制の最適化やコスト削減に関する政策を策定すれば、**使用コストを下げることができる。2、安価な原料を用いてナトリウム金属を製造し、循環利用する。水酸化ナトリウムを使ってナトリウムを製造し、そのナトリウムと水を反応させて水素を得る装置を開発する方が、高圧水素貯蔵容器や水素ステーションを建設するよりも簡単でしょう？これにより、水素燃料で車を走らせたり、水素燃料電池で発電したりすることができる。運転中に生成される水酸化ナトリウム液は、再回収して循環させることでナトリウムを得ることができる。これはまさに水酸化ナトリウムを原料として使用することに他ならないのではないか？コストが安いのは想像に難くない。3、水酸化ナトリウム溶液の循環利用の仕組みを整える。金属ナトリウムの棒を、ナトリウムの細線に押し出せる容器に入れ、使い切ったら燃料を補充するようにすれば、まるで車にガソリンを入れるようなものです。密閉容器に23キログラムのナトリウム棒を入れておく方が、高圧水素タンクを使うよりはるかに簡単であり、ナトリウム棒の補充も高圧水素充填や水素ステーションの建設よりずっと手軽です。車両が走行中に発生する水酸化ナトリウム液は別の容器に集められ、サービスエリアでナトリウム棒と水を補充し、水酸化ナトリウム溶液をサービスステーションの集積槽に投入した後、専門の加工工場へ送って水酸化ナトリウムの再結晶や電解によるナトリウムの回収を行う。これにより原材料コストが節約され、ナトリウムの加工・回収コストも自然と低下する。考えてみてください。車に23キログラムのナトリウムを積むのと、1キログラムの水素ガスを積むのと、どちらが簡単でしょうか？六、水酸化ナトリウムを原料として選ぶ理由は数多くあるが、ナトリウムを含む物質の中でなぜ水酸化ナトリウムを選ぶのか？今、ナトリウムを製造するには塩化ナトリウムが一般的なんじゃないですか？私たちの目標は、再生可能なクリーンエネルギーを生産することです。水酸化ナトリウムを選んだ理由は、以下の点があります：1、水酸化ナトリウムに含まれるナトリウムの比率が高く、約58％を占めています。2、ナトリウムと水の反応では水素のほかに水酸化ナトリウムが生成され、循環利用が容易になる。3、水酸化ナトリウムは資源が豊富で、価格も比較的安い。4、ナトリウムと水が反応して水素が生成され、この反応には外部からのエネルギーは不要であり、さらに反応が速いため、すぐに水素を得ることができる。5、ナトリウムと水を反応させて水素を製造する際、他の添加剤や触媒は必要なく、水素と水酸化ナトリウムが生成されるだけで、他の物質は生じない。生成される水酸化ナトリウムは純粋である。6、電解時の水酸化ナトリウムは、溶融水酸化ナトリウムの温度も比較的低く抑えられるため、エネルギー消費を削減できる。7、水酸化ナトリウムを電解すると、ナトリウム、酸素、水のみが生成され、環境を汚染する有害なガスや廃液・廃渣は一切発生しません。七、水酸化ナトリウムを原料として水素を循環的に製造する利点　ナトリウムと水が反応して水素が生成されると同時に水酸化ナトリウム溶液もできる。この水酸化ナトリウム溶液を再結晶させて電解することで、ナトリウムを再び回収することができる。全体の工程における生産技術は非常に成熟しており、技術的な難点は何も存在しない。設備をしっかり用意すれば実現可能だ。水酸化ナトリウムの電解反応式は次の通りです：4NaOH == 4Na + 2H2O + O2↑ 160 92 36 22.4（リットル）この反応式から、1キログラムのナトリウムを得るためには1.74キログラムの水酸化ナトリウムが必要であり、1キログラムの水素を製造するためには23キログラムのナトリウム、そして40キログラムの水酸化ナトリウムが必要であることがわかります。23キログラムのナトリウムが水と反応するには18キログラムの水が必要で、物質の価格は水酸化ナトリウムが4元/キログラム、水の価格は無視できるものとする。また、電解にかかる電力コストもあります。調査した資料によると、ナトリウム1キログラムを電解するのに必要な電力量は、3.45kw.h/kg（『ナトリウム金属』45ページ）および7800～8000kwh/tです（以下の計算では、それぞれ3.45kw.h/kgおよび8000kwh/tを用いています）。やはり、イギリスの企業RiversimpleがRasaという名前で開発した自動車を例に取ります。水酸化ナトリウムを用いた電解処理のコスト計算結果は、以下の表（一）に示されています。

**初期運転状態におけるコスト計算表**
1キログラムの水素を使用した場合の初期運転コストを算出しています。

| 運転状態 | 初期運転 | 序号 | 項目 | 単価（元/kg） | 単耗（kg） | 用量（kg） | 金額（元） |
|----------|----------|------|------|--------------|------------|------------|------------|
| 1 | | 1 | ナトリウムの使用量 | – | 23 | – | – |
| 2 | | 2 | アルカリの使用量 | 4 | 1.735 | 40 | 160 |
| 3 | | 3 | 水の使用量 | 0.0025 | 0.78 | 18 | 0.045 |
| 4 | | 4 | ナトリウムの加工コスト1（元/kg） | 5 | 23 | 115 | – |
| 5 | | 5 | ナトリウムの加工コスト2（元/kg） | 8 | – | 23 | 184 |
| 6 | | 6 | 総コスト1（元） | – | – | – | 275.05 |
| 7 | | 7 | 総コスト2（元） | – | – | – | 344.05 |
| 8 | | 8 | 総走行距離（km） | – | – | – | 321 |
| 9 | | 9 | 1kmあたりのコスト1（元/km） | 0.86 | – | – | – |
| 10 | | 10 | 1kmあたりのコスト2（元/km） | – | – | – | 1.07 |

**注：**
1. 総コスト1は2＋3＋4の合計であり、総コスト2は2＋3＋5の合計です。
2. ナトリウムの加工コスト1は、電力消費量3.45kwh/kgに基づいて計算されています。ナトリウムの加工コスト2は8kwh/kgです（水道代は考慮していません）。
上の表からわかるように、1kmあたりの運転コストはガソリンのコストよりも高くなっています。したがって、水酸化ナトリウムを原料として使用する利点は見当たりません。（二）循環状態での運転コストの計算においては、無駄な消耗が生じるわけではない。生成された水酸化ナトリウムは再利用することができる。反応で得られた水酸化ナトリウムを回収して加工すれば、原材料コストを大幅に削減できる。23キログラムのナトリウムを電解した場合の計算結果は以下の通りであり、1キログラムの水素を使用した場合の循環運転コストも算出されている。

運転状態　循環状態
序号　項目　単価　単耗　使用量　金額
1　使用するナトリウム量（kg）　　23
2　使用するアルカリ量（kg）　4　1.735　0　0
3　使用する水の量（kg）　0.0025　0.78　18　0.045
4　ナトリウムの加工コスト1（元/kg）　5　23　115
5　ナトリウムの加工コスト2（元/kg）　8　　23　184
6　総コスト1（元）　　　115
7　総コスト2（元）　　　184
8　総走行距離（km）　　　321
9　1キロメートルあたりのコスト1（元/km）　0.36
10　1キロメートルあたりのコスト2（元/km）　0.57

注：1. 総コスト1は2＋3＋3の合計であり、総コスト2は2＋3＋4の合計である。2、加工ナトリウムコスト1は電力消費量3.45kwh/kgで計算され、加工ナトリウムコスト2は8kwh/kg（水道代は考慮しない）である。上表からわかるように、循環運転状態では循環装置を備えた1kmあたりのコストは0.36～0.57元/kmであり、ドライバーが負担できるコストと言えるだろう。これにより、水酸化ナトリウムの循環利用には大きなコストメリットがあることがわかる。ナトリウムの加工にかかる電力消費量は3.45kwh/kgおよび8kwh/kgで、電気代はそれぞれ2.31元/kgと5.36元/kgとなる。ここに水酸化ナトリウムの再結晶やその他の管理コストを加えると、出荷時のコストは5～8元/kgとなり、ナトリウム回収加工工場も利益を得ることができる。したがって、水酸化ナトリウムと水を原料として水素エネルギーを得ることは、工程上実現可能であり、経済的にも採算が取れる。このナトリウムと水の反応を利用して安全に水素を製造する装置を車載化し、さらに民生用やその他のエネルギー機器として普及させることで、新たなエネルギー源が生まれます。これにより、世界のエネルギー不足の問題が緩和され、水素エネルギー自動車の将来性が明るくなります。また、人類が炭素排出を削減し、環境汚染を防ぎ、生態系の悪化を改善するための良好な条件も整います。水酸化ナトリウムは、海に豊富にある塩化ナトリウムから製造することができ、大量に使用しても人間の生態環境に悪影響を与えることはありません。上記の計算からわかるように、水酸化ナトリウムと水を原料として水素を循環的に製造することは経済的に実現可能である。その秘訣は、使用過程で水酸化ナトリウムに何の不純物も混入しない点にあり、循環回収によって水酸化ナトリウムの初期コストが節約され、ナトリウムのコストが**低下する**のである。適切な対策を講じれば、必ずナトリウムのコストを下げることができ、ナトリウムと水を反応させて水素を製造する方法を、誰もが安心して、かつ手頃な価格で利用できるようになります。これはまさに人々のためになることではないでしょうか？このような国と民に利益をもたらすことは、一般大衆の支持を得ないはずがないだろう？積極的に推進するための**な支援は、価値がないというのでしょうか？八、ナトリウムの安全な使用をどう保証するか
ナトリウムは金属元素で、柔らかい性質を持ち、密度は水よりも低く0.97g/cm3である。融点は97.81℃、沸点は882.9℃だ。化学的に反応性が高く、常温や加熱時にそれぞれ酸素と結合し、水とは激しく反応する。大量のナトリウムが十分な量の水と反応すると爆発を起こす。ナトリウムは二酸化炭素中でも燃焼し、低級アルコールと反応して水素を生成し、電離能力が非常に弱い液体アンモニアとも反応する。人の手には汗があるため、金属ナトリウムに触れると強い化学反応が起こり、水分を吸収して熱を放出しやけどを引き起こす。生成された水酸化ナトリウムは強い腐食性を持ち、目や皮膚に火傷を引き起こします。少量のナトリウムは液体パラフィン、鉱物油、ベンゼン系化合物に浸して密封して保存され、大量のナトリウムは通常、アルゴンガスを充填した鉄製タンクに入れて密封して保存される。ナトリウムと水の反応を利用して水素を製造する際、必要な量のナトリウムを一度に水中に投入するのではうまくいきません。代わりに、ナトリウムの柔軟性を活かし、大きなナトリウム棒を外部から圧力をかけて細いナトリウム線状に加工します。このナトリウム線状のものを反応槽の底で水と反応させるのです。ナトリウム線状のものは溶接棒のように、反応しながら内側に進んでいき、それによって反応が効果的に制御されます。ナトリウムと水の反応によって水素を生成する装置を実現するには、車両にナトリウム棒圧搾装置と密閉型反応器を搭載し、大きな塊のナトリウムをナトリウム線状に圧搾して水と反応させる一体型の装置とする。ナトリウム棒は交換可能なナトリウム棒容器に入れられ、その工程ではナトリウム棒をナトリウム線状に圧搾して水と反応させ、生成された水素を燃料として使用し、生成された水酸化ナトリウム液は別の容器に収められる。一定距離走行してナトリウム棒が使い果たされると、サービスステーションで空になったナトリウム棒の容器にナトリウム棒と水を補充し、同時に水酸化ナトリウム溶液を排出してサービスステーションの専用集積槽に送ります。そこでサービスステーションは水酸化ナトリウム溶液を専門の回収処理工場に送り、水酸化ナトリウムを再結晶させて固体の水酸化ナトリウムにし、溶融電解によって液体の金属ナトリウムを得て、それをナトリウム棒の型に流し込んで固体のナトリウム棒を作り出します。作成されたナトリウム棒は、専用のプラスチック筒に入れて両端を封じ、さらにプラスチック袋で覆って真空状態にした後密封します。その後、鉄製のバケツに入れてサービスステーションに戻し、車両で使用されます。水素を輸送するよりは、ずっと簡単で安全でしょう？九、金属ナトリウム棒の設計寸法と走行距離
ナトリウム棒の仕様は、自動車の走行距離に関する基本的な要件に基づいて設計されている。燃料消費量が少ない自動車では直径を小さくし、燃料消費量が多い自動車では直径を大きくする。1つの水素反応器には、4本から5本のナトリウム棒を並べて設置でき、最後に使用を開始するナトリウム棒によって、自動車が最寄りのサービスステーションまで走行し、そこでナトリウム棒を補充できるようにしている。残りの3本（4本）のナトリウム棒から生成される水素による走行距離は、1箱分の燃料で走行できる距離に相当する。具体的な数値は下表をご覧ください：表1　ナトリウム棒の仕様パラメーター表
使用するガス量（m³/h）　1m³　2m³　3m³　4m³
必要なナトリウム量（g）　2054　4107　6161　8214
ナトリウムの比重（g/cm³）　0.97　0.97　0.97　0.97
ナトリウムの体積（cm³）　2117　4234　6351　8468
ナトリウムの質量消費量（g/s）　0.57　1.14　1.71　2.28
ナトリウムの体積消費量（cm³/s）　0.59　1.18　1.76　2.35
ナトリウム棒の直径（mm）　10.00　13.00　15.00　18.00
ナトリウム棒の進行速度（mm/s）　7.52　8.90　9.95　9.24
ナトリウム棒の長さ（cm）　65　65　65　65
ナトリウム棒の直径（cm）　15.5　15.5　18.0　18.0
ナトリウム棒の体積（cm³）　12259　12259　16532　16532
ナトリウム棒の重量（g）　11891　11891　16036　16036
1本のナトリウム棒の使用時間（h）　5.6　2.8　2.5　1.9
ナトリウム棒の本数　4　4　5　5
ナトリウム棒の総重量（kg）　47.56　47.56　80.18　80.18
ナトリウム棒の使用時間（h）　29　14　13　10
生成される水酸化ナトリウムの量（kg）　83　83　139　139
反応に必要な水の量（kg）　37.2　37.2　62.8　62.8
水酸化ナトリウム溶液の濃度％　0.5　0.5　0.5　0.5
希釈に必要な水の量（kg）　82.7　82.7　139.4　139.4
50℃における水酸化ナトリウム溶液の密度（g/cm³）　1.5　1.5　1.5　1.5
水酸化ナトリウム溶液の体積（L）　124.1　124.1　209.2　209.2
反応用水の貯蔵タンクの容量（L）　119.9　119.9　202.2　202.2
上記の表からわかるように、1本のナトリウム棒の持続時間は使用するガス量によって異なります。やはりこのイギリス製の車を例にとると、標準状態で1キログラムの水素は11.2m3であり、これにより1キロメートルあたりの消費量は0.035m3/kmとなる。時速120kmで走行する場合、水素の消費量は4.19m3/hとなり、必要なナトリウムの量は8.605キログラムとなる。650*155タイプのナトリウム貯蔵タンクを4基並べたリアクターを使用すれば、ナトリウム棒3本、合計35.673キログラムを使い切っても約4.15時間連続して走行できる。一方、650*180タイプのナトリウム貯蔵タンクを5基並べたリアクターを使用し、650*180タイプのナトリウム棒4本を使い切れば、約7.5時間連続して走行できる。十、水酸化ナトリウムと水を原料として水素を製造する利点と課題 （一）ある利点 上記の説明や計算結果からわかるように、ナトリウムと水の反応を適切に制御し、金属ナトリウムのコストを下げることができれば、水酸化ナトリウムと水を原料として水素エネルギーを得ることは十分に可能である。しかも大きな利点があります。1、水酸化ナトリウムと水を原料にして水素を製造することは、再生可能エネルギーを利用する最良の方法であり、即効性もあります。他の水素製造法はすべて、他の物質を消費する代わりに行われるもので、他の物質を消費して水素を製造する際には、うまくいかないと一方を重視しすぎて他方がおろそかになり、不必要な代償を払うことになります。2、安価な水酸化ナトリウムと水を原料にして水素を循環的に製造することで、絶え間なく水素エネルギーを得ることができ、水素自動車は長距離でも安定して走行でき、航続距離の心配がない。循環動作するナトリウム回収電源は、自ら生成した電力で供給されるため外部のエネルギー源を必要とせず、コストの最小化を実現できる。3、循環運転を行わない車両の場合、ナトリウム棒を収納するナトリウム貯蔵タンクの交換も比較的簡単で、液化ガスタンクを交換するのと同じように手間がかからず便利であり、走行時間も要求を満たすことができる。生成された水酸化ナトリウムを回収してナトリウム棒に再加工すれば、コストも大幅に削減できる。4、ナトリウムと水の反応によって生成される水素は、反応過程で他の添加剤や触媒を一切加える必要がなく、水素燃料電池でも内燃機関でも使用でき、二酸化炭素などの廃ガスや廃液が発生して環境を汚染することはない。5、ナトリウム線を反応槽の底部に挿入して水と反応させる。上部では水が空気を遮断するため、ナトリウムが水と反応した際に水面に浮かぶようなことは起こらない。反応器を使用し始める前に、不活性ガスを用いて反応槽内の空気を排出することで、生成された水素が酸素中で燃焼するのを防ぎ、安全性を確保できる。6、ナトリウムと水の反応で生成される水素はそのまま使用でき、使用圧力は0.1～0.3MPaのみであり、高圧水素貯蔵タンクは不要です。反応タンクから直接水素燃料電池や水素自動車のエンジンに供給されるため、より安全に利用できます。7、ナトリウムと水の反応で生成される水素はその場で利用可能であり、水素ステーションを建設する必要がない。ナトリウム棒の回収工場は人里離れた場所に設置でき、水素ステーションよりも安全管理が容易で、投資規模も小さい。社会的な安全リスクを大幅に排除し、莫大な投資を節約しました。8、ナトリウムと水の反応による水素製造は制御しやすく、ナトリウム線の進行速度を適切に調整することで、生成される水素量を効果的にコントロールできる。9、循環運転型のナトリウム・水を用いた水素製造装置は、水素燃料の使用に必要な酸素を電解によるナトリウム製造から得ることができるため、別途酸素貯蔵タンクを用意する必要がなく、水中で稼働する装置のエネルギー供給に特に適している。10、ナトリウムと水が反応して水素を生成する際には、触媒や添加剤は一切不要であり、触媒や添加剤の製造に使われる白金やニッケルなどの貴金属が大幅に節約され、多くの戦略的資源が節約される。11、ナトリウムと水の反応で生成される水素は、水素燃料電池の燃料として、自動車での利用だけでなく、電力網外の自家発電にも使用でき、さらには家庭用としても活用でき、既存の液化ガスや天然ガス、または生活用電力に代わるものとなる。12、水酸化ナトリウムと水を原料にして水素を製造し、原料は地元産のため国際的な原油価格の変動の影響を受けず、価格も国際市場の影響を受けないため、安定した市場状況を維持できる。13、我が国は石油の輸入量が多い国であり、水酸化ナトリウムと水を原料に水素を製造することで、エネルギー不足を大いに補い、国際市場への原油依存を減らし、自国のエネルギーにおける主導権を握ることができる。他にも、挙げ尽くせないほど明らかな独自の利点があります。（二）技術的課題 本構想における技術的課題は以下の通りである：1、ナトリウムと水素の安全な使用。ナトリウムと水を反応させて水素を製造する方法は、高圧タンクで水素を貯蔵したり水素ステーションで水素を供給する方法よりも安全性が高いが、それでもナトリウムと水素の安全な使用という問題が残る。どうすれば万全の安全を確保できるかが、最優先で考慮すべき課題である。2、車両の限られたスペースに水素製造反応装置、反応用水タンク、および水酸化ナトリウム溶液タンクをどのように設置するかは、真剣に検討する必要がある。3、回収された水酸化ナトリウム溶液を再び蒸発させて再結晶させ、溶融電解によってナトリウムを回収する装置において、ナトリウムの回収にかかるエネルギー消費をどう削減するかが、ナトリウムコストを下げるための技術的な鍵であり、絶えず改善が求められる。上記の難点の中で、安全性の問題が最も重要な課題です。リアクターを搭載するための車両上での問題は、大型車であれば実現しにくくなく、装置を設置するスペースも容易に見つかります。キャリアに機器や容器を取り付けると、トランクのスペースが少し取られる可能性があります。十一、水酸化ナトリウムと水を原料として水素を製造することで、水素自動車のどのようなボトルネックが解決されるか　1、水素のコストというボトルネックが解消され、低コストで水素を得ることができる。2、高圧水素貯蔵のボトルネックを解決し、高圧ガスタンクは不要になった。3、水素輸送のボトルネックを解消し、水素を水素ステーションまで運ぶ必要がなくなった。4、水素ステーションのボトルネックが解消され、新たに水素ステーションを設置する必要はなく、既存のガソリンスタンドでナトリウム棒の補充業務を追加し、水酸化ナトリウム液を収集するタンクを設けるだけでよい。5、航続距離の問題というボトルネックを解決し、リアクター内のナトリウム棒がなくなっても、まるでガソリンスタンドで給油するようにいつでも補充でき、車が長距離を走行できるようになります。6、水素の充填というボトルネックが解消され、水素ステーションがなくなれば、当然水素充填作業員もいなくなる。7、水素エネルギー車の課題を解決するだけでなく、水素エネルギー車の普及への道を開いた。水素エネルギー車で充電式の電気自動車に代わるものが登場する可能性もあり、これにより電気自動車の充電時間が長い、航続距離が短い、バッテリーの寿命が短い、充電スタンドが必要、バッテリーの重さが大きいといった欠点が解消される。十二、結語
以上の論述とデータにより、水酸化ナトリウムと水を原料として循環的に水素を製造し、水素エネルギー自動車のボトルネック問題を解決することに対して、もはや疑念を抱くべきではない。私は、水素エネルギーという世界的な課題に直面するにあたり、自分の知識が浅はかであることを痛感しており、自動車に関する研究に至ってはまったく手を付けていない状態です。しかし、「南陽の水素自動車」というニュースが大々的に報じられたとき、世論は一辺倒にこれは不可能なことだと考えているようでした。水素自動車が様々な障壁により普及しにくい状況の中で、車載型のナトリウムと水の反応によって即座に水素を製造でき、それによってその障壁を解決できるという単純な事実が見過ごされていた。ナトリウムと水の反応の激しさと危険さに怖気づいたのですか？原子爆弾が世界中で最も破壊力があり、最も危険な兵器だと認められているのを見ないのか。核エネルギーも同様に人類によって制御され、社会の利益のために利用されているではないかリンゴが地面に落ちると、地球の重力だと気づけるのはニュートンだけだった。電力を使った発光照明も、エジソンが何度も失敗を重ねた末に、ようやく成功を収めました。人類のあらゆる科学技術の成果は、思い切って考え、挑戦し、行動し、粘り強く取り組んだ人々のおかげです。水酸化ナトリウムを原料として金属ナトリウムを製造し、ナトリウムと水の反応によって水素を生成し、生じた水酸化ナトリウムを再利用してナトリウムを回収する、このような循環型の車載装置は、水素エネルギー自動車のボトルネック問題を効果的に解決するだけでなく、水素エネルギーの他の応用にも道を開いている。この構想を実施する過程において、依然として多くの問題や困難が存在することは否定できない。これらの困難や問題は、技術的な問題である場合もあれば、設備上の問題である場合もある。しかし最も大きな問題は社会的な問題であり、ナトリウムの広範な利用における社会の安全をどう保証するかという点は、巨大な社会システム工学上の課題である。**重視され、社会に認知されて初めて、それは普及し広まることができる。これこそが根本的な問題なのである。人類の知恵なら、必ずこれらの問題や困難を一つずつ解決できると信じています。私自身はこの構想を特許出願しているが、たとえ特許が認められたとしても、一人の力では実現するのは難しく、産業化して社会に貢献することはできない。どんなに優れた構想でも空想に過ぎず、どんなに優れた特許でも名ばかりの無価値な紙切れに過ぎないのだ。この国と国民に利益をもたらす構想が、**の重視と社会の認知を得て、人的・物的・財政的なリソースを結集し、早期に研究開発が進められ、実用化されて社会に貢献できることを願っています。近い将来、この構想が現実のものとなり広く応用されるようになれば、クリーンエネルギーの分野に新たな広大な可能性が開かれ、人々はもはや霧に悩まされることも、石油やガス資源の日増しに減少することを心配する必要もなくなるでしょう。科学が日々急速に発展している今日、近い将来、水素エネルギーも間違いなく重要な戦略的エネルギー資源となり、人類のために大きな貢献を果たすでしょう。 2019年6月18日に完成