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水素エンジン自動車とは?水素エンジン自動車と燃料電池自動車の違いも解説

出典:Getty Images

2021年4月下旬、トヨタ自動車は水素エンジンの開発に取り組むと発表しました。

水素エンジン自動車は過去にも複数のメーカーで研究はされていましたが、当時の技術力では課題を解決できず、燃料電池自動車の研究・開発にシフトしたのです。

そこで今回は水素エンジン自動車について解説します。

水素エンジン自動車と燃料電池自動車の違いや、水素エンジン自動車のメリットについても合わせて解説します。

水素エンジン自動車とは?

水素エンジン自動車とは、水素を燃焼することで動力を発生させる自動車のことです。

水素が酸素と結びつく際に発生する熱エネルギーを動力としており、ガソリンに比べれば燃焼時にCO2がほとんど発生しないというメリットがあります。

トヨタの水素エンジン自動車の場合は、既存のガソリンエンジンから燃料供給系と噴射系を水素用に変更したエンジンになります。

これまでトヨタが培ってきたガソリンエンジンの技術をそのまま生かしているのと、燃料電池自動車で培った水素に関する技術により、ハードルが高かった問題をクリアしています。

水素エンジン自動車と燃料電池自動車の違い

燃料電池自動車(FCV)とは、水素と酸素の化学反応によって発電した電気エネルギーを用いて走る自動車のことです。

一般的に水素自動車と呼ばれていますが、水素エンジン自動車とは次の点で異なります。

  • 水素エンジン自動車…水素を燃焼して発生した熱エネルギーでエンジンが動く
  • 燃料電池自動車…水素と酸素の化学反応で発電した電気エネルギーでモーターが動く

そのため、次の2つが違いとなります。

環境への影響

燃料電池自動車は水素と酸素で化学反応を起こします。

発生した電気は燃料電池に蓄電され、水が排出されます。

大気汚染の原因となるCO2や有害大気汚染物質は一切排出されません。

一方で、水素エンジン自動車は水素を燃焼させてもCO2を発生させません。

しかし、燃焼を起こすためにごく微量のエンジンオイルを必要とします。

燃焼用のエンジンオイルは炭素を含むため、燃焼させればCO2が発生します。

また、燃焼時に空気を取り込むため、CO2のほかに窒素酸化物(NOx)が発生します。

窒素酸化物はアンモニアに還元するといった処分方法はありますが、エンジンオイルの燃焼によりCO2が微量とはいえ発生します。

そのため、水素エンジン自動車は燃料電池自動車に比べてわずかに環境に悪い車といえます。

運転時の体感

どちらも水素を燃料としていますが、燃料電池自動車はモーターで動くため振動や音がほとんどしないという特徴があります。

一方で、水素エンジン自動車は従来のガソリンエンジンを水素エンジンに改造しているため、エンジンの出す振動や音を体感できます。

環境自動車でありながら、車を運転しているという実感を味わえます。

水素エンジン自動車のメリット

水素エンジン自動車は燃料電池自動車よりわずかに劣りますが環境性能が良く、従来のガソリンエンジン自動車のように車を運転する感覚を味わえます。

そして、水素エンジン自動車の最大のメリットはガソリンエンジンで培ったノウハウをそのまま生かせることです。

記事執筆時点で、トヨタの最新燃料電池自動車は「MIRAI(ミライ)」です。

2020年に発売された2代目MIRAIは水素搭載量を前モデルから約1.2㎏増やし、サスペンションも向上した燃料電池自動車です。

しかし、最安値のモデルでも710万円と非常に高額な自動車でもあります。

燃料電池自動車が量産されるようになれば値段が下がる可能性もありますが、燃料電池の価格が下がりにくいことを考えると大幅な引き下げは難しいです。

その点、水素エンジン自動車は従来のガソリンエンジンから燃料供給系と噴射系を変更することで完成するので、販売価格を安く設定できる可能性があります。

また、水素エンジン自動車に使用する水素は、燃料電池自動車に使用する水素よりも純度は低くても問題ありません。

記事執筆時点での燃料電池自動車用の水素は1㎏あたり1,100円です。

MIRAIの場合、1㎏でおおよそ100㎞ほど走行しますが、水素エンジン自動車の方がランニングコストも安くなる可能性はあります。

ほかにも、水素エンジン自動車の方が燃料電池自動車よりも耐久性や長時間の走行に優れているのではないかという指摘もあります。

水素エンジン自動車のレース結果

2021年5月21日~23日開催された「スーパー耐久シリーズ 第3戦 富士24時間レース」に、トヨタが開発した水素エンジン自動車が出場し、注目を集めました。

結果、トヨタの水素エンジン自動車は24時間レースを完走し、トヨタの高い技術力を示したのです。

今回のレースでは、「カローラ スポーツ」をベースとした水素エンジンを搭載しており、噴射装置・点火プラグ・タンクの3点を水素用に交換し、噴射の比率を調整しています。

走行前の発表によればベース車と同じ排気量にまで達しているとのことです。

水素エンジン自動車が実現する可能性

今回の24時間レースにおいて、水素エンジン自動車は高い性能と耐久性を証明してみせました。

従来のガソリンエンジンのノウハウを流用できるということは、中国が独占する燃料電池自動車とは別の道を切り開く可能性があります。

実際、トヨタの2020年度の決算報告記者会見でも水素エンジンに取り組んでいくことを示唆する発言があり、トヨタは燃料電池自動車だけでなく水素エンジン自動車の実現と普及に意欲的だと見えます。

ただし、水素エンジン自動車の実用化や販売計画は、現時点だと見通しは立っておりません。

また、水素は非常に軽くてエネルギー密度が低いため、ガソリンに比べると貯蔵や管理、運搬のコストが高いです。

水素ステーションの普及率は低く、燃料電池自動車を都市以外で運用することも難しい現状だと、水素エンジン自動車が実現しても普及するかどうかは不明です。

まとめ

以上が、水素エンジン自動車の解説になります。

一般的にイメージされている水素自動車とは異なり、水素エンジン自動車は水素を燃焼させてエンジンを動かします。

燃料電池自動車に比べるとわずかにCO2を排出するというデメリットがあります。

一方で、ガソリンエンジンをベースに水素用に改造すれば、24時間耐久レースで完走できるだけのスペックを発揮しました。

トヨタが水素エンジン自動車を一般に普及できるのか、これからの動向に注目が集まっています。

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