人工光合成による水の完全分解へ - 阪大、可視光応答型光触媒を開発 : 理系にゅーす

1: 2018/01/15(月) 18:55:02.60 ID:CAP_USER

大阪大学(阪大)は1月12日、黒リンとバナジン酸ビスマスを用いた光触媒を開発し、紫外光のみならず可視光の照射によっても、水から水素・酸素割合を効率よく生成できることを発見したと発表し、同日大阪にて記者会見を実施した。

同成果は、阪大産業科学研空所の真嶋哲朗教授、藤塚守准教授らの研究グループによるもの。
詳細は、ドイツの科学誌「Angewandte Chemie International Edition」(オンライン版)に掲載された。

太陽光で水を分解して水素と酸素を生成することができる光触媒反応は、太陽光エネルギーを化学エネルギーへ変換する方法として、人類の1つの夢といえる。
しかし、これまでに開発されてきた光触媒においては、その変換効率は低く、完全な水分解を起こし、水素と酸素を同時に生成することは困難だった。

真嶋氏は、「光触媒は昔から研究されており、化石エネルギーから電気エネルギーへのシフトが要求されている昨今では、さらにその注目度を増している。そのためには水素を安く大量に作成する必要があるが、従来の光触媒では、太陽光の3～4% にすぎない紫外光を利用するため、水から水素への太陽光エネルギー変換効率が低いという問題があった」と説明する。

またその問題に加え、目的の反応を進行させるためには犠牲剤を使用する必要があること、動作の最適化のために回路素子に一定の電圧(バイアス電位)を与える必要があることなどから、光触媒の実用性は低かった。

〈植物の光合成機構を模し、より多くの太陽光エネルギーを利用〉

「今回開発した光触媒は、紙のように薄い、シート状の黒リンとバナジン酸ビスマスを用いたもの。
これらが引っ付きあい、その界面(バルク)が有効に働くことで、太陽光の広い波長の吸収を実現している」と同氏。

続きはソースで

画像：光触媒による光合成イメージ
https://news.mynavi.jp/article/20180115-571065/images/001.jpg

画像：層状構造の黒リンの厚さをコントロールすることで、幅広い波長の光を吸収できるようになった
https://news.mynavi.jp/article/20180115-571065/images/005.jpg
https://news.mynavi.jp/article/20180115-571065/images/006.jpg

画像：植物の光合成を模した光触媒により、太陽光の広い波長の吸収を実現
https://news.mynavi.jp/article/20180115-571065/images/003.jpg

画像：黒リンとバナジン酸ビスマスの反応機構の概要
https://news.mynavi.jp/article/20180115-571065/images/004.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180115-571065/

引用元: ・【エネルギー】人工光合成による水の完全分解へ - 阪大、可視光応答型光触媒を開発

2: 2018/01/15(月) 18:56:27.31 ID:k06RXLyT

何気にこれ凄い。

3: 2018/01/15(月) 19:00:54.49 ID:XA8WJInL

太陽を包めばダイソン球ができるね

4: 2018/01/15(月) 19:02:32.48 ID:oqiwW3CX

次はＣｏ２を大気中から取り出す技術を

6: 2018/01/15(月) 19:12:44.12 ID:b7Xygx2C

燃料電池と相性がいいね
水素を安全に運べたらなあ

7: 2018/01/15(月) 19:13:11.03 ID:mfz4+imH

砂漠地帯の海辺で水素作り放題か
ペルシャ湾だけでなく紅海も東地中海南岸もソマリア角地帯も
モロッコ西部～モーリタニア辺りも豊かになってしまうのか？
あとはペルーとかチリとか、ナミビアとか

8: 2018/01/15(月) 19:19:33.94 ID:oqiwW3CX

水素ガスは非常に軽いから大気圏から逃げていくんじゃなかったか
今度は木星から汲んでくる時代が来るな

9: 2018/01/15(月) 19:56:44.07 ID:dB6yRxym

もしかしたら、紫外線発生装置の構造がもっと簡素化するかも？
Qi充電器の構造をリサーチしていたら、とある疑問に辿り着いた

10: 2018/01/15(月) 20:03:35.34 ID:aFJyOy09

実用化できるの？
なんとなく、都合の悪い情報を出していない雰囲気が・・・

13: 2018/01/15(月) 20:24:45.53 ID:g1XX5mgb

マグネシウム循環も凄いといわれながらフェードアウトした
こんなのは実用化＆普及してから発表しないと潰される

17: 2018/01/15(月) 20:49:52.72 ID:6lsirSlB

>>13
それ
日本は発表が早すぎる
ってかタイミングが悪い

50: 2018/01/16(火) 11:25:53.61 ID:BvtpBTBA

>>13
マグネシウムは還元の際にソーラーを使ってレーザーを当てるという時点で失笑物じゃなかったか?

19: 2018/01/15(月) 20:55:31.27 ID:PqHBZ9DB

水素エネルギー社会キター！！！！！！！

24: 2018/01/15(月) 21:16:17.54 ID:3LrB8ql2

反応が……止まらない！！！
水素出来まくりで地球環境は崩壊

25: 2018/01/15(月) 21:18:38.46 ID:iO5Kstho

ノーベル賞

31: 2018/01/15(月) 21:42:28.13 ID:rcSx4if5

黒リンとバナジン酸ビスマス　VS　カーボンナノチューブ（CNT）

どちらに軍配が上がるかな？どちらも太陽光エネルギー変換効率５０％越えは行きそう。

40: 2018/01/16(火) 00:08:01.35 ID:XuJP9Fg4

>>31
組み合わせたら最強なんじゃね？

43: 2018/01/16(火) 01:38:39.70 ID:Udek7wGI

>>40
効率より単価だよ、コストが安ければ次の技術に繋げる
どんなに効率よくてもコストがそれ以上高ければ日本での
過去の最強クラスの太陽電池が全然普及しなかった事実が証明する。
細かく投資コスト回収できないと次の段階へ昇れない。

32: 2018/01/15(月) 21:50:43.47 ID:ZXO1Z8eV

変換効率を公表しないところにうさん臭さを感じるな、、、

34: 2018/01/15(月) 21:59:52.58 ID:XLrbI4pR

これに限らずやっぱ一番可能性ありそうなのは水素エネルギーだよなぁ
EVとかは厳しい

36: 2018/01/15(月) 22:23:46.41 ID:dhOVtMkQ

EVは数十、数百台レベルの内は問題ないが

千、万、単位の台数に成ると送電系の電線、トランスを容量UP工事をしないとダメで
大変な費用が掛かる

37: 2018/01/15(月) 22:33:27.46 ID:OQf1L51Q

電圧を与えずに水を完全に分解。
完全に分解というのは、水１００％を太閤だけで酸素と水素に分解できてしまうといことだよね。
水も太陽光も無尽蔵にあるわけで、この触媒さえあれば無限にエネルギーを生成できるってことでOK？

38: 2018/01/15(月) 23:37:46.89 ID:xwZl0fZ+

この技術発展させれば福島トリチウム汚染水を水素、酸素に分解すれば
比重の大きいトリチウムが段々残って除去できるんだけど、一日３００ｔは無理か？

39: 2018/01/15(月) 23:55:09.72 ID:nhEj11ef

大気中からＣＯ２を取り出し（この技術は既にある）メタン菌増殖させ食べさしてメタン造れば
永久にエネルギー循環が完成する訳か、　バンザ～イ。

炭水化物食べさせてアルコール作る「こうじ菌」の様に、原料のＣＯ２は無限にある動物が居る限り。

42: 2018/01/16(火) 01:37:30.95 ID:qH6C1fmd

光合成なのに分解とはこれいかに？

44: 2018/01/16(火) 01:41:22.56 ID:Udek7wGI

>>42
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%BA%E5%B7%A5%E5%89%E5%88%E6%90
>自然界での光合成は、水・二酸化炭素と、太陽光などの光エネルギーから化学エネルギー
>として炭水化物などを合成するものであるが、広義の人工光合成には太陽電池を含む
>ことがある

47: 2018/01/16(火) 07:22:48.82 ID:wDUHMJOc

>>44
合成じゃなくて分解でしょ、実際にやってることは。

48: 2018/01/16(火) 08:14:52.96 ID:XuJP9Fg4

>>47
光を使って水分子から水素分子と酸素分子を合成してる
とも言えるからそこに噛みついてもしかたねーべ

49: 2018/01/16(火) 08:50:19.00 ID:O8TJxMRF

>>47
単原子分子やプラズマができるわけじゃないんだから、合成と分解は所詮どの化学種に着目するかで変化する

光合成というのは元々生物学とか生化学の言葉
全反応でグルコースに着目した場合に水と二酸化炭素から合成されてるってだけのこと
明反応で水分子に着目すれば酸素とプロトンに分解されてる

45: 2018/01/16(火) 01:46:19.76 ID:HhxMjIaI

これ海水を淡水化するにも利用できるよね

53: 2018/01/16(火) 13:53:39.89 ID:8gNqlYZi

>しかし、これまでに開発されてきた光触媒においては、その変換効率は低く、

といいつつこの方式の効率書いて無いってのが、もーね

>さらに今回、バナジン酸ビスマスとの複合材を開発し、より低い波長(約400nm～)における光吸収も実現した。

光の波長が「低い」とか、だめだこりゃ

27: 2018/01/15(月) 21:27:51.10 ID:yRz9lpAG

人工光合成って凄いことだよ