世界最高効率で自然光を水素へ変换 エネルギー変换効率24.4%を达成
集光型太阳电池と水の电気分解装置を用いた高効率な水素生成システム
高い効率で発电が可能な集光太阳电池とポリマー隔膜を用いた水の电気分解装置を直接接続し、太阳光から高い効率で水素を生成した。太阳电池と电気分解装置の直列接続数を最适化することで、システムの动作点を太阳电池の効率最大点に合わせ、エネルギー効率を最大化した。
© 2015 Masakazu Sugiyama, Katsushi Fujii and Kensuke Nishioka.
东京大学大学院工学系研究科の杉山正和准教授、藤井克司特任教授、宫崎大学の西冈贤祐准教授らの研究グループは、太阳电池により高い効率で得た电力を用いて、自然光のエネルギーを水素として蓄えることのできる水の电気分解システムを构筑し、太阳光エネルギーの24.4%を水素に蓄えることに成功しました。本成果は、太阳光で生成した水素が化石燃料を代替する上での重要な一歩です。
水素は自动车などのクリーンな燃料として今后の需要増大が见込まれますが、现在は化石燃料から製造されています。今后、日本の再生可能エネルギーの依存度を高めるためには、太阳光から効率よく低コストで水素を生成する技术が求められています。これまで光触媒を用いて太阳光からの水素を製造しようとする试みは、太阳光エネルギーの10%未満しか水素として蓄えることができず、実用化にはエネルギー変换効率の向上が求められていました。
今回、杉山准教授らは、レーザーや尝贰顿などに用いられる高品质な半导体を、レンズで集めた强い光のもとに置いて発电する集光型太阳电池（発电効率31%）を用いて、この太阳电池と水の电気分解装置との电気的接続法を改良することでエネルギー损失を低减し、水素へのエネルギー変换効率24%以上を太阳光の下で达成しました。
「今回开発したシステムに用いられている太阳电池と电気分解装置はすでに市贩されており、设置条件に合わせたシステム设计によって、太阳光を高い効率で水素変换することが现在の技术でも可能です」と杉山准教授は话します。「集光型太阳电池は通常の太阳电池に比べて高価ですが、海外の高照度地域では発电効率が高い分、発电コストを低减でき、米国エネルギー省が目标とする水素コスト1办驳あたり4ドル以下へのコスト低减が见込まれます」。
论文情报
, "A 24.4% solar to hydrogen energy conversion efficiency by combining concentrator photovoltaic modules and electrochemical cells", Applied Physics Express Online Edition: 2015/09/16 (Japan time), doi:10.1039/C5EE02214B.
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