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環境ニュース

NEDOなど、水から水素生成の人工光合成で変換効率3%達成

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と三菱化学などの研究グループは、光触媒を使って水から水素を生成する人工光合成(用語参照)で世界最高水準となる3%の太陽光エネルギー変換効率を達成した。光触媒の作り方を改善して効率を上げ、植物による光合成のエネ変換効率に比べ10倍になった。2021年度に実用化の水準となる10%を目指し、30年ごろの人工光合成由来水素を活用した基礎化学品のオレフィン生成プラントの商業化を後押しする。

 光触媒は光を吸収すると強力な酸化力が発生する。NEDOは人工光合成の研究として、太陽光で水素を製造後に二酸化炭素(CO2)を利用して基礎化学品を作る手法を開発してきた。水中に光触媒を入れて光を照射し、酸化力で水を分解して水素を取り出す。15年3月に変換効率2%を達成後、1年半で1ポイント向上させた。

 3%を達成した装置は酸素発生用にバナジン酸ビスマス、水素発生用に銅・インジウム・ガリウム・セレンを光触媒として採用。酸素用、水素用の順で光を二段階利用できるタンデム構造とした。2%の時点では照射を続けると効率が低下していたが、3%を達成した現在は低下がほぼ見られなくなった。

 30年ごろには、火力発電所の排気から回収したCO2と、人工光合成プラントで生成した水素を合成して基礎化学品のオレフィンを作るプラントの商業運転が想定されている。実現すると地球温暖化を招くCO2を空気中に放出せず有効利用でき、化石資源に頼らずに樹脂製品を製造できる。

 NEDOと開発する人工光合成化学プロセス技術研究組合には三菱化学、富士フイルム、三井化学、住友化学、TOTO、国際石油開発帝石、ファインセラミックスセンターが参画。東京大学の堂免一成教授らが協力している。

【用語】人工光合成=太陽光エネルギーを活用し、CO2と水から酸素とでんぷんを作る植物の光合成を模したプロセスを指す場合が多い。ただ広義には太陽光を使い、他のエネルギーを生み出す技術も含む。日本は人工光合成の研究が活発。パナソニックや東芝などはCO2と水を原料に太陽光の働きで有機物を作る装置の開発に取り組む。

[2016年10月14日]

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