出典：公益社団法人 日本技術士会「技術士第一次試験 過去問題」
水素の液化温度、液化による体積変化、単位重量当たりの発熱量とガソリンとの比較、水素による鉄鉱石還元反応が吸熱反応であることについての空欄補充問題。
水素の性質(液化温度、液化による体積変化の割合、発熱量の比較基準、鉄鉱石還元反応の熱の出入り)を問う空欄補充問題。
① 水素の性質: 液化温度は−253℃(−162℃は天然ガス)、液化で体積は約1/800、発熱量は重量当たりならガソリンより大きい、水素による鉄鉱石の還元は吸熱反応
② ア=−253で③④⑤。ウ=重量で⑤
③ −253・1/800・重量・吸熱(⑤)
水素は1気圧下でおよそ-253℃まで冷やすと液体になる(沸点-253℃、水素の沸点は非常に低いことで知られる)。液体水素になると、常温の水素ガスに比べて体積は約1/800になる。水素の発熱量は、重量(質量)当たりの発熱量で比較するとガソリンより大きいが、体積当たりでは水素の方が小さい(密度が低いため)。また、水素を使って鉄鉱石を還元する反応は、コークスを使う炭素還元とは異なり吸熱反応であり、外部からの熱供給が必要になる。したがってア=-253、イ=1/800、ウ=重量、エ=吸熱の組合せである⑤が正しい。
水素の液化温度(-253℃)は天然ガス(メタン、-162℃)よりもさらに低い点、発熱量は重量当たりでは非常に大きいが体積当たりでは小さい点、水素による鉄鉱石の還元は吸熱反応でありコークスによる還元(発熱を伴う)とは異なる点、という3つの区別できる論点を押さえておく。
キーワード: 水素、液体水素、水素還元製鉄、環境・エネルギー・技術