潜水艦内に溜まる水素？

質問

もしかしたら、カテゴリーが適切でないかもしれません。

映画館で「ビロウ」という作品を観て来ました。
第二次大戦中のアメリカ潜水艦内で起こった摩訶不思議な出来事を描いたものなんですが、
空気の入れ替えをしなければいけないのだが、海上にドイツの戦艦がいるのでしばらく浮上することができず、
その間水素の濃度がジリジリと上昇していって危険濃度に達する、という事態になりました。

そこで質問です。二酸化炭素の濃度が上昇するということなら理解できますが、
水素の濃度が上がるとはどういうことでしょう？
潜水艦内にどうして水素がたまるのですか？その水素はどこから生じたものなんでしょう？
映画は面白かったのですが、その点が判らなくて何だかなーって感じでした。

回答No.3

Hiyuki · ベストアンサー

http://www.bestlife.ne.jp/movie/below/
ここのストーリーの説明によると「蓄電池の水素」が流出
と書かれています。

蓄電池ですから、たぶん燃料電池型の潜水艦だったんですね。
http://eac01.hept.himeji-tech.ac.jp/eac/chem/omeme19.html
はっきりと走らなかったんですが、ここにもちょっと書かれていますが、原潜が普及する以前は
燃料電池を利用した潜水艦が存在したようです。

それとさらに調べると、http://www.mainichi.co.jp/eye/feature/article/gensen/08/17-4.html

原潜にもバッテリーとして燃料電池が積まれている事があるようですね。

お礼

大変興味深いサイトを幾つも教えて下さいまして有難うございました。
映画のストーリーにも書かれていたとは・・・。先に検索してみるべきでした。
でも、それだと特に最後にご紹介頂いたサイトを目にできなかった訳ですから、検索しないで良かった。笑

へぇ、ロシア原潜クルクスの事故原因も、充電室の水素が爆発したと推測されてたんですか。
知りませんでした。日頃新聞を丹念に読んでないことを露呈してしまった。汗
潜水艦なんて普通の人間には全然馴染がなくてその全貌が判らないものですが、
その陰には水素との戦いもあるんですね。いや～、とても良い知識を得ることができました。

回答No.6

noname#4118

分かりやすく書きます。

潜水艦はエンジンで動いています。ぶんぶん。
エンジンは燃料を燃やして力に変えています。
でも、物が燃えるのには空気が必要です。
水の中には空気はありません。

だから、潜水艦は浮上している時にエンジンを動かして発電して、
その電気をバッテリーに蓄えて、潜水したときにモーターの力で動いています。

そのバッテリーから水素が出ることがあるんですね。

ちなみに化学式は鉛蓄電池の場合、
PbO2+2H2SO4+Pb ←充電　放電→ PbSO4+2H2O+PbSO4
です。

お礼

ご回答を有難うございました。
理解力の極めて乏しい私に、判りやすい言葉でご説明下さいました。
といっても、化学式には頭が痛！昔むか～し、学生時代にこんなんやったよなぁ。笑
Ｐｂって何だろう・・・。あ、あとで調べてみますからお返事は宜しいです。
バッテリーからは水素が出るものなんですね。
出る片っ端から燃やして水にしちゃうってことはできないのかなぁ。
そうしたら問題ないのに。ね。

回答No.5

ruthless

あなたのうちにバイクや車はありますか？もしあったらバッテリーのとこを見てみてください。
注意書きのところに「水素が発生します」と書いてあります。
この時代原子力推進などはまだ影も形もなく潜水艦は普段は水上を浮上してディーゼルエンジンで航行し同時に船体内にある二次電池、すなわち蓄電池（バッテリー）に充電して必要なときだけ潜水する、いってみれば「可潜艦」でした。
潜水中はバッテリーに貯めた電気で電気モーターを駆動して進みました。そのため潜水艦内部には非常に大量のバッテリーがありました。
バッテリーはその化学反応の過程で水素を発生します。さらに中に塩酸が詰まっている関係上金属製の容器は使えずプラスチック、古くは陶器など比較的壊れやすい容器を使っていました。
さて、戦争やってるんだから当然ドイツ軍に攻撃されますね？
爆弾（爆雷といいます）が近くで爆発したらどうなると思いますか？
バッテリーの容器が衝撃で破損して内部の塩酸がこぼれたりしますね。
潜水艦てのは鉄製ですからそこに塩酸がかかると・・・水素はこうして発生します。
ついでに燃料電池とは蓄電池のことをさすのではなく、水の電気分解の逆をやって電気を発生させる技術です。実用化されたのも戦後の宇宙開発の時です。

ちなみに自衛隊の潜水艦も同じ推進方式ですので同じ危険性あります。
危険な仕事場でがんばってる自衛官に感謝！

お礼

ご回答を有難うございました。お礼が遅くなってすみません。
はい、我が家の車を確認してみたところ、確かに「水素ガスが発生します。
取り扱いを誤ると引火爆発の恐れがあります」と書いてありました。
いや～、こんなことが書いてあるなんて全然知りませんでした。
というか、ボンネットを開けたこともほとんどなくて・・・。汗
もしかして知らなかったのは私だけで、これは世の常識なのかも？

映画でも、海中で潜んでいたのに突然船内のレコードが鳴り始め、
それでドイツ軍に察知されて爆雷攻撃を受けて機械が損傷した、ということになってました。
塩酸がこぼれてしまうのですか。それはエライことになってしまいますよね。
それでますます水素が。なるほど、そういう理屈だったんですか。
バッテリーって便利なものだけど、使い方を謝るととんでもない災害を引き起こすものなんですね。

回答No.4

myeyesonly

こんばんは。
バッテリーは、過充電になったり、逆に電圧をかけたりすると必ず水素を発生します。
潜水艦は水中ではバッテリーで動いてるので水中で過充電になることは普通はないのですが、バッテリーの組み合わせ方を変えて水中で出力をコントロールします。
電車の様に抵抗器で電流を制御するとその分エネルギーを無駄に消費する事になるので、直列接続と並列接続で電圧が変わることを利用して制御します。
各バッテリーの容量が同じで、電気の量のバランスがつりあってる間は、水素が発生する事はないのですが、バッテリーのどれかが何らかのダメージ(破壊、液洩れ、電極の脱落等)を受けているとそのバッテリーは容量が小さくなってしまい、早く放電しきってしまいます。
すると並列接続の時は他のバッテリーから電気が流れ込み充電状態となりますが、容量が落ちているので過充電となりそれ以降は水素が素を発生し続けます。
また直列接続では、放電しきったバッテリーがあると、そのバッテリーは他のバッテリーから逆電流を流される事になり、中で電気分解が発生し、この場合も水素が出ます。
多分これらの状態の事ではないかな?

お礼

ご回答を有難うございました。お礼が遅くなってしまってすみません。
映画を観て単なる疑問を持っただけのつもりだったのに、
何だか私の理解力を遥かに超えるご回答が続き、どうお礼したら良いものか混乱しております。涙
つまり、バッテリーと水素とは切っても切れない関係にある訳なんですね。
空気中だったら散ってしまってほとんど問題にならないのが、
潜水艦内という限定された空間で生じると問題になる訳なんですね。
というふうに理解したんですが、私の頭ではこれが精一杯です。
ご丁寧なご回答を有難うございました。
今後は、発生する水素を何とかして集める技術を考案できたらリサイクルになるんでしょうね？

回答No.2

taka113

あの映画ではバッテリーから発生したようです。

潜水艦はディーゼルエレクトリック推進と言って、必要なときに浮上して酸素を取り入れてディーゼルエンジンで発電し、潜行して酸素が使用できないときは充電した電気でモーターを回して進むというハイブリッドカーのような推進方式を採用しています。

バッテリーからは通常はガスは発生しませんが、限界を超えた使用法をすると水素などのガスが発生することもあります。

お礼

早速のご回答を有難うございました。
そもそもバッテリーから発生するものなのですか！
そういうものだと言われるとふ～ん、と言うしかありません。笑
潜水艦の動く道理を説明して頂きましたが、何のことやらサッパリで頭が痛！
でも、とにかく精製されてしまうものなんですね。
２ＮａＣｌ＋Ｈ２＝２ＮａＨ＋２Ｃｌ(←でたらめです)とかいうように、
一つのものを作ると、他にも当然できてしまうものなんですね？

回答No.1

eipu

きっと、艦内で周りの水(H2O)から酸素(O2)を
取り出してたんじゃないですか？
で、水素(H2)が副産物でできてしまったんじゃないかと。

お礼

早速のご回答を有難うございました。
なるほど、海水から酸素を採取しての副産物ですか。考えられなくもないですが、
第二次大戦中、既にそんな技術が存在してたんでしょうか？
いえ、現在に於いてもそれはかなり難しいことなのではないかと。
確かに水は酸素と水素から形成されているものですが、
これを分離するには相当なエネルギーが必要だと聞いています。
それに呼吸の為の酸素を確保するんだったら、何も海水からではなく、
吐いた息から精製したほうが簡単なような気がするのですが？
映画の中でも、海水から酸素を採取していた様子は出てなかったように思いますし・・・。
う～ん、不思議だ。あの水素は一体何なんだろう。
集めて火をつけて水にしたら飲料水になるのに、とか思いながら映画を観てました。
あ、その前に爆発して危険なんだ！笑