太陽光による水分解を高効率化するナノコンポジット結晶を開発

太陽光による水分解を高効率化する

ナノコンポジット結晶を開発

2016年6月3日　東京大学

詳細は、リンクを参照して下さい。

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発表のポイント

◆ 酸化物薄膜の中に金属ナノ柱状構造を

　自己集積化するプロセスを開発した。

◆ 光触媒を利用した水の電気分解の電極

　となる金属ナノ柱状結晶を析出させる

　ことによって水の分解効率が著しく向上

　した。

◆ 本プロセスは高効率なエネルギー

　変換材料やデバイスの作製に役立ち、

　二酸化炭素を排出しないクリーンな

　水素社会への応用が期待される。

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発表概要

　東京大学物性研究所は、名古屋大学、

高エネルギー加速器研究機構、

東京理科大学とともに、金属ナノ柱状構造

(直径 5nm、長さ 20nm:注 1)が酸化物の中

に埋め込まれた「ナノコンポジット結晶」

を簡便に作製するプロセスを新しく

開発しました。

　このナノコンポジット構造を、

太陽光の照射によって水を分解して

水素を製造する光触媒(注 2)として

利用すると、その水分解光電極(注 3)反応

の効率が著しく向上することを

見出しました。

　ナノ構造を持つコンポジット材料は、

より高効率なエネルギー変換材料や

デバイスとしての可能性があり、

二酸化炭素を排出しないクリーンな

水素社会の実現の貢献に繋がることが

期待されます。

　なお、今回の研究成果は、英国科学誌

「Nature Communications」の

オンラインで公開予定です。

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　クリーンな水素社会への応用に向けて

良さそうな成果に見えますが、

現実問題としてどの程度期待出来るので

しょうか？

＞水の分解効率が著しく向上した。

　とのことですが、一般の水素製造効率

に比べて優位性はどうなのでしょう？

＞水素ガスは、光触媒を利用した水分解

＞によって作ることができます。

＞しかし、この光化学反応の効率は

＞非常に低く、かつ製造コストが高いこと

＞がネックになっており、実用化の障害に

＞なっています。

　今回の研究はこの光触媒の効率を著しく

上げることが出来たと言っているのですが、

いまいち良く理解できません。

＞今回、新しく開発した水分解光電極は、

＞自らナノ柱状が成長するという

＞ボトムアップ技術である

＞自己集積化プロセスを取り入れて

＞作製しました。

＞結晶が成長する温度、酸素圧、

＞成長スピードを注意深く最適化する

＞ことによって、

＞最新式のトップダウン手法でも難しい

＞5 ナノメートルという非常に小さい

＞ナノ柱状構造の自己集積化が可能に

＞なりました。

＞同様なナノ構造を持つコンポジット材料

＞のアイディアはより高効率な

＞エネルギー変換材料やデバイスの作製に

＞役立ち、二酸化炭素を排出しない

＞クリーンな水素社会を実現に近づける

＞可能性を持っています。

　程度の表現に留まっています。

　これからの研究の進展次第で、

可能性が開ける。程度の成果なのかな？

と思います。