水素自動車の仕組みと水素エンジンとは｜燃料電池車との違いは何？

水素自動車は、「カーボンニュートラル」や「脱炭素」と、自然環境を守るために技術開発が進められている中で注目されているジャンルの1つです。水素自動車にういて、仕組みや種類ごとの違いを交えて解説します。

水素自動車とは？どんな仕組み？
水素エンジン車と燃料電池車との違い
水素自動車のメリット
水素自動車のデメリット
モータースポーツの世界では水素エンジン搭載車が活躍している
水素自動車はカーボンニュートラル時代の波に乗れるか

水素自動車とは？どんな仕組み？

水素自動車は、水素を燃料に使用している車を指します。

車に使われている燃料として、真っ先に思い浮かぶのは「ガソリン」や「軽油」などの化石燃料ですが、水素自動車では水素を活用し、車両に搭載されるエンジン（内燃機関）にエネルギーを供給して車を走らせる仕組みです。

1970年代から、武蔵工業大学（現・東京都市大学）が一般の市販車をベースに水素燃料を使用するエンジンを搭載した実験車を開発し、テスト走行を行っていました。

21世紀に入り、日本国内で水素エンジン車を官公庁や企業向けへのリース販売を実現したのは自動車メーカー「マツダ」でした。

マツダは、スポーツカー「RX-8」やミニバン「プレマシー」をベースに、マツダの十八番であるロータリーエンジンを水素燃料が使えるように改良した車両を開発。「デュアルフューエルシステム」という構造によりガソリンも使用可能としたことで、水素補給ができない環境でも車を走らせられるようにしているのが特徴です。

また、2009年、東京都市大学が開発した水素エンジンを搭載するマイクロバスで、公道走行を実現したことで話題となりました。

「水素エンジン車」は、化石燃料を使った車や電気をエネルギーとしたBEV（電気自動車）と同じく一般ユーザーにも普及するよう、自動車メーカーや教育機関で開発と研究が進められているのです。

水素エンジン車と燃料電池車との違い

水素自動車と聞いて、勘違いされやすいのが「燃料電池車」は水素自動車ジャンルの一種と扱われている点です。

燃料電池車（FCV）は、水素を車を動かすためのエネルギーとして使っているのは、水素エンジン車との共通点です。

しかし、使われているエネルギー水素でも、構造自体は大きく異なります。この項目では、水素エンジン車と燃料電池車の違いをピックアップして解説してみました。

水素エンジン＝水素を直接燃やして車を走らせる

水素エンジンは、水素を直接燃やして車の動力となるのが特徴です。

ガソリンや軽油などの化石燃料と変わりなく、空気と一緒にエンジン内へ取り込む仕組みを採用。燃料を水素に置き換えただけで、根本的な構造はガソリンエンジンやディーゼルエンジンと比較しても大きな変化がありません。加えて、1基あたりのエンジン製造コストがかかりにくくなっているのも特徴に挙げられます。

燃料電池＝化学反応を起こしてエネルギーへ変化し、モーターを動かして車を走らせる

一方、燃料電池は、水素と酸素が化学反応を起こす過程が含まれているのが特徴です。

燃料電池車は、タンクへ補給した水素を燃料電池へ送り込み、空気内に含まれる酸素と反応させて電気を生み出します。生み出された電気は動力用モーターへ送られて、車を動かす仕組みです。

水素エンジン車とは異なり、バッテリーを経由してからパワーユニットとなるモーターへエネルギーが送られます。上記の仕組みからBEV（電気自動車）に近く考えるべきでしょう。

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水素自動車のメリット

近年では、カーボンニュートラルや脱炭素が掲げられており、水素エンジンを搭載した車は問題解決に繋がる手段の一つと考えられているようです。2つのポイントに着目して水素自動車のメリットを挙げてみました。

二酸化炭素の発生を抑えて、環境に優しい

エンジンを回し、車を走行させる際に発生するのは、水や窒素酸化物（NOx）、エンジンオイルを燃やした際に発生する微量の二酸化炭素（CO2）の3種類となります。

ガソリンでは二酸化炭素、軽油では窒素酸化物の発生が問題視されており、いかに発生を少なく抑えるかが課題とされていました。
水素エンジンであれば、二酸化炭素と窒素酸化物の排出量を抑えられるのが強みとなります。自然環境を守れて、かつエンジンを通じて磨いてきた技術を活用し続けられる理想のパワーユニットなのです。