1: 2018/09/04(火) 13:42:25.45 ID:CAP_USER
 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と人工光合成化学プロセス技術研究組合(ARPChem)は、東京大学とともに、太陽電池材料として知られるCIGSをベースとした光触媒で、非単結晶光触媒の中で水素生成エネルギー変換効率(光触媒の水素生成能力を表す性能指数)12.5%を達成したと発表した。

 NEDOは、環境に優しいモノづくりを実現するために、太陽光のエネルギーで水から生成した水素と、工場などから排出されるCO2を合成して、プラスチック原料などの基幹化学品(C2~C4オレフィン)製造プロセスを実現するための基盤技術開発に取り組んでいる。太陽光は光触媒を活用することでエネルギー源として有効に活用することが可能であり、そのため、光触媒のエネルギー変換効率の向上が重要な課題になる。

 今回、NEDOとARPChemは、東京大学とともに、太陽電池材料として知られるCu(In,Ga)Se2(略称CIGS)をベースに、太陽光のスペクトル強度がピークとなる可視光領域(波長400n~800nm)の光を吸収する光触媒材料を開発した。

 光触媒は、太陽光エネルギーを化学エネルギーに変換する機能性材料。太陽光の強度のピークは主に可視光領域(400~800nm)にあるため、この波長域の光を吸収する光触媒ができれば、効率よく太陽光のエネルギーを利用できる。しかし、従来の光触媒は、吸収波長が主として紫外光領域(~400nm)に限られるものが多く、可視光から赤外光領域にかけての光を利用できるように、光触媒の吸収波長を長波長化することが課題の一つだった。

 このため、同プロジェクトでは従来よりも長波長の光を吸収する光触媒材料の一つとして、カルコゲナイド系材料(硫化物、セレン化物、テルル化物などの化合物)の開発を進めてきた。中でもCu(In1-x,Ga x)Se2(CIGS)は赤外領域までの太陽光(xの組成比により750~1230nmまで変化)を利用できるという特徴を持ち、既に太陽電池材料としてメートルスケールの製造技術が確立されている。

 このCIGSはp型半導体であり、その表面にn型半導体を成膜しpn接合を構成することで、光照射によりCIGS固体内で生成した電子と正孔を効率的に分離し、再結合を抑制させることで高い量子効率を得られることが知られていた。今回の研究ではこれらの知見を参考にした上で、二つの工夫により、CIGS中で光照射により生じた電子を用いて、水から高効率で水素を生成させることに成功した。

 工夫の一つは、新規組成のCIGSの開発にある。これにより、高負荷条件ではCIGSとn型半導体の間の障壁が原因で電子が注入されにくくなり、結果的に効率が顕著に低下してしまうという課題をクリアした。もう一つは、大電流密度で水分解反応を進行すると、液相側の電気抵抗をはじめとした効率低下要因が顕在化することを生かした点だ。電解液の成分などを最適化することにより、効率的に水素が得られるようになった。

続きはソースで

■CIGSをベースとした水素生成光触媒の外観(約5cm角)
http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/rk_180903_nedo01.jpg
■最適組成の電解液中における、開発した水素生成光触媒の電流電位曲線(左)と水素生成エネルギー変換効率(右)
http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/rk_180903_nedo02.jpg
■左は開発した水素生成光触媒と酸素生成光触媒を用いた2段型セル(タンデム配置)の模式図、右は2段型セルに疑似太陽光を照射した時の太陽光エネルギー変換効率
http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/rk_180903_nedo03.jpg

http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/news023.html
ダウンロード (5)


引用元: 【光触媒】「人工光合成」実現を後押し、世界最高の水素変換効率12.5%を達成[09/03]

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3: 2018/09/04(火) 13:45:47.27 ID:oo9Gc+Ns
新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と東京大学とNITEを貼り付けて 民間へ落とすべ

4: 2018/09/04(火) 13:47:26.89 ID:cZGPO6mv
また日本が世界最先端か

37: 2018/09/08(土) 15:20:45.58 ID:bETYsf6W
>>4 水素生成エネルギー変換効率
>光触媒の水素生成能力を表す性能指数。

5: 2018/09/04(火) 13:50:54.83 ID:8BjyEPpM
CIGSの太陽光発電の効率も上がるわけだ そろそろシリコンに追いつく頃じゃ

6: 2018/09/04(火) 14:00:49.33 ID:PuQTHsPz
二酸化炭素減らせれば良いね

8: 2018/09/04(火) 14:07:17.58 ID:oo9Gc+Ns
>非単結晶の水素生成光触媒の中で世界最高

37: 2018/09/08(土) 15:20:45.58 ID:bETYsf6W
>後述の太陽光エネルギー変換効率>>8とは定義が異なるので注意が必要。

これってなに?量子効率12.5%ってこと?
植物だと90%近くあるんだけどな
まだまだじゃん




9: 2018/09/04(火) 14:10:08.80 ID:AhWSvL//
この研究って何十年もやってるんだよなw 定期的に凄い凄いと叫んでるけど、実際は
大したことないんだよww 100年後も実用化レベルにならないから、気長にやれ!

11: 2018/09/04(火) 15:02:29.66 ID:xhg+E5Ty
後追いで勧告と注極がまねして派生バージョンで特許大量出願

12: 2018/09/04(火) 15:05:08.36 ID:+TYidtvt
副産物としてでんぷんが大量にできたりするのかな

13: 2018/09/04(火) 15:10:56.61 ID:8BjyEPpM
>>12
明反応の触媒だぞ

14: 2018/09/04(火) 15:11:32.43 ID:LhVZa7rb
いつになったら実用化商業化するんだろう

15: 2018/09/04(火) 15:26:57.79 ID:Oz7X126/
値段高そう
頑張ってほしいけどね

17: 2018/09/04(火) 17:27:24.13 ID:rbtwHQ0H
触媒がへたれなければいいね。

18: 2018/09/04(火) 17:36:22.48 ID:Ru0zvvw2
クロレラの栽培には当分追いつかないだろ

21: 2018/09/05(水) 11:30:56.26 ID:hXFSTpt+
ソーラーパネルで発電して電気分解するよりお得?

25: 2018/09/06(木) 13:50:44.26 ID:YTWd7dtd
水素自動車で、走ってない時に空気中の酸素から水素作って燃料補充できるようにしたら
永久機関の完成だな
人類の夢がついに叶う

26: 2018/09/06(木) 14:13:31.49 ID:tEnIOy/S
まあ実用化するには99%以上でないとダメじゃないの?
知らんけど

28: 2018/09/06(木) 18:00:19.96 ID:1qT0zDBv
変換効率12.5%とはすごいな!
中韓にパクられないようにしてくり

29: 2018/09/06(木) 20:59:12.31 ID:r76nMPIG
トヨタはプライドすててまでシナと取引するなよw

絶対トヨタ車は買いません

31: 2018/09/07(金) 10:29:00.32 ID:DmW1jUZc
太陽光発電の方は光合成のエネルギー効率をとっくに超えてる

34: 2018/09/08(土) 06:37:07.64 ID:10SLZgaW
あまり米でアルコール燃料作って車を走らせ、エネルギー自給した方が、よほど、日本には貢献する。

35: 2018/09/08(土) 06:56:34.03 ID:HtbTl4vr
何度読んでも太陽電池で得た電気で水を電気分解してるように思えるのだけど、これって意味あるの?

37: 2018/09/08(土) 15:20:45.58 ID:bETYsf6W
>>35
そう言ってしまうと植物だって電気分解してるだけってことになる

36: 2018/09/08(土) 11:10:07.56 ID:ITrJVYoZ
植物や細菌を使ってアルコール作るとそれらの生育にエネルギー取られるから
触媒反応だけで合成できるならそのほうが得なのかしら
植物も葉や茎のセルロースを分解して丸ごとアルコールになるとかやってた気もするが

38: 2018/09/08(土) 16:07:42.15 ID:ZArz9M2D
植物は高波長な赤色付近で励起した電子を複数使って、紫外に近い電圧相当にアップコンバートしてるからなあ

複数の励起電子を使った増幅ができるようになって初めて、バイオミメティクス人工光合成触媒のスタート地点

39: 2018/09/08(土) 17:40:02.33 ID:lL4qIEZf
太陽光変換10%超えたら 本当に物になるのか?

ソーラー発電超える?

41: 2018/09/09(日) 16:16:08.38 ID:JyFb2gyD
>水から高効率で水素を生成させることに成功した。
酸素はどこ行くの?

30: 2018/09/06(木) 21:54:04.25 ID:ahgCQobO
人類の科学力の総力を挙げても、そのへんの雑草にすら追いついてないって事だったのか
知性と進化は別物だな