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2016年6月19日 (日)

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。

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