太阳光を用いて水を分解できる粉末光触媒シート 1％超の太阳光から水素エネルギーへの変换効率を达成
粉末光触媒シートによる水分解反応
ガラス基板の导电层上に水素を発生する光触媒と酸素を発生する光触媒が固定化されている粉末光触媒シートは、水中に沉めて太阳光を照射すると水を分解して水素と酸素の気泡を発生します。
© 2016 Domen-Minegishi Laboratory.
东京大学大学院工学系研究科の堂免一成教授らの研究グループは粉末状の光触媒を材料とした光触媒シートを开発し、この光触媒シートが太阳光の1.1%を水素エネルギーに変换できることを示しました。开発した光触媒シートは大面积化と低コスト化に适しており、ソーラー水素を安価に大规模に供给できる可能性を持っています。
地球温暖化の问题を解决し、持続可能な低炭素社会を実现するためには、再生可能エネルギーを活用して化石资源に过度に頼らない革新的な化成品を製造する技术が必要です。光触媒は太阳エネルギーを利用して水を分解し水素エネルギーへと変换することができる物质です。この光触媒の反応は、再生可能なソーラー水素と二酸化炭素から有用な化成品を製造する人工光合成プロセスの基础となるものであり、その実用化に向けては、水素エネルギーへの変换効率の向上、拡张性、製造コストを兼ね备えた技术の开発が课题となっています。
今回研究グループは、2种类の粉末状の光触媒と电気を通すことのできる材料をガラス基板に固定化した粉末光触媒シートを开発しました。粉末光触媒シートは、まず、ヒトの目で认识することのできる波长の光（可视光）を照射すると水素及び酸素を発生する2种类の光触媒粉末を混合してガラス基板上に涂布します。その后、电気を通す导电层を膜状に形成し、その后、导电层および粉末光触媒层の接合体をはがすことにより作ります。このような过程を経ることにより、光触媒粒子と导电层の抵抗を軽减できました。
「今回开発した粉末光触媒シートは水中に沉めて太阳光を当てるだけで水を分解し、补助电力等を用いずに同一面上で水素と酸素を生成することができます。そのため、高性能を保ったまま大面积に拡张できる特徴があります」と堂免教授は説明します。「大量生产への展开を见据えて、简便で大面积展开可能なスクリーン印刷による涂布膜化にも成功し、水素および酸素の定常的な発生を确认しました。光触媒粉末の涂布コストは粉末光触媒シートの製造コストに直接反映されるため、今回のスクリーン印刷のように简便な技术を用いることで光触媒シートの製造コストの大幅な削减が见込まれます」と今后の展开に期待を寄せます。
なお、本成果は新エネルギー?产业技术総合开発机构（狈贰顿翱）、人工光合成化学プロセス技术研究组合（础搁笔颁丑别尘）、罢翱罢翱（株）と共同で得られたものです。
论文情报
, "Scalable water splitting on particulate photocatalyst sheets with a solar-to-hydrogen energy conversion efficiency exceeding 1%", Nature Materials Online Edition: 2016/03/08 (Japan time), doi:10.1038/NMAT4589.
论文へのリンク（、）
