東芝、CO2から燃料。人工光合成技術で飛躍か!?
日本経済新聞が、｢東芝 人工光合成、世界最高の変換効率1.5％達成 20年めど実用化｣と報じました。
東芝 人工光合成、世界最高の変換効率1.5％達成 20年めど実用-日本経済新聞 http://t.co/ap8JUaCZ2a "..二酸化炭素 #CO2 などから燃料をつくる次世代技術.." #renewjapan #artificial #photosynthesis #すごい
— greenpost (@greenpost) November 21, 2014#Toshiba brings tech closer to commercialization-----Nikkei http://t.co/C9FUYDlf45 #japan #artificial #photosynthesis pic.twitter.com/6or3B4waWA
— greenpost (@greenpost) November 21, 2014 記事によると、半導体と金の触媒を組み合わせ、そこに太陽光を当てると水から酸素と水素イオンが発生し、この水素イオンと二酸化炭素から一酸化炭素を得ることができるという。この還元された一酸化炭素からは、既存の処理でメタノールなどの燃料を作ることができる。
今回達成された世界最高の変換効率と表現された1.5%という数字は、これまで最高とされている、パナソニックの窒化物半導体の光電極による人工光合成の数字0.3%を大幅に上回る。さらに記事では、この数字は植物の藻類に匹敵するという。
本当なら、すごいな。こうした技術は2020年代に実用化を探るとされてきた技術。少なくとも数年、高く評価すれば、１０年以上スケジュールを前倒しする展望をもたらすものになるのかもしれない。
詳細は、淡路市で24日から開催される人工光合成国際会議2014での報告で明らかになる模様。
関連
・東芝 人工光合成、世界最高の変換効率1.5％達成 ～20年めど実用化-----日経スマートシティコンソーシアム、2014/11/21（日本経済新聞 電子版）
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東芝が開発した技術は、半導体と金の触媒を組み合わせた。半導体に太陽光を当てて水から酸素と水素イオンをつくり、触媒でCO2と水素イオンから一酸化炭素（CO）を得る。COを処理すればメタノールなどの燃料が作れるという。太陽光エネルギーを燃料エネルギーに変換する効率は1.5％で植物の藻類に匹敵する。これまではパナソニックの電子材料が0.3％で最高だった。実用化には10％の変換効率が必要だが、東芝は改良を進めれば実現できるという。長期間使っても効率を保つよう耐久性も克服する。成果は24～28日に兵庫県淡路市で開く人工光合成の国際学会で発表する。
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・ＣＯ2をエネルギーに！ 東芝「人工光合成」の大望-----矢来町ぐるり、2014/11/26
"..........「私どもは半導体と、ナノ技術で加工した金の触媒とを組み合わせました。半導体はアモルファスシリコンで、通常の太陽光電池として使われているものです。半導体で太陽光エネルギーから変換した電気エネルギーを使い、ナノ金触媒でＣＯ2を一酸化炭素（ＣＯ）に還元するのです」（東芝）
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「火力発電施設や工場で発生するＣＯ2を、エネルギーに変えていくことを想定しており、そのためには変換効率が10％は必要だと考えています。今後はさらに効率を高め、長期間ＣＯ生成を行なっても効率が落ちないような方法を開発していきます」（同）効率10％となると、自然を大きく超える数値。東芝はこれを2020年をメドに実用化するという――。
(週刊新潮 2014年12月4日号 掲載)
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追加情報
・世界で最も効率よく人工光合成 東芝が技術発表-----NHK、11月27日
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東芝が開発した技術は
東芝が開発した技術は、まず水の中に入れた特殊な半導体に太陽光を当てることで水を酸素と水素イオンに分解し、電子を取り出します。
次に、この電子のエネルギーを使って、二酸化炭素を表面加工を施した金の触媒で一酸化炭素に変換する仕組みです。
こちらの映像は、東芝の実験のうち、二酸化炭素を金の触媒で一酸化炭素に変換するところを撮影したものです。
金色の触媒の表面から出ている泡が一酸化炭素です。
東芝によりますと、従来の技術では太陽光を利用するのに酸化チタンなどの材料を使っていました。
しかし、これらの材料では太陽光エネルギーのうち紫外線しか利用できないため、エネルギーへの変換効率を高めることが難しかったというこです。
このため東芝は、今回、シリコンやゲルマニウムを重ね合わせた特殊な半導体を使うことで、紫外線以外の可視光も含めて、太陽光をより効率よく活用できるようになったとしています。
さらに、表面に微細な加工を施した金の触媒を使うことで化学反応を促進させ、二酸化炭素を一酸化炭素にする効率も高めたということです。
この結果、太陽光エネルギーを燃料の原料になる一酸化炭素に変換する効率は、藻類に匹敵する水準の１．５％に達したということです。
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世界で最も効率よく人工光合成 東芝が技術発表-NHK http://t.co/aU0FZMFMJl "..２０２０年代の前半..実." #renewjapan #artificial #photosynthesis #toshiba pic.twitter.com/bwkVxC1ml2
— greenpost (@greenpost) November 27, 2014"P5-08 Solar-to-CO conversion efficiency by wired PV cell system with cobalt oxide and gold nanoparticles catalysts Yoshitsune SUGANO, Akihiko ONO, Ryota KITAGAWA, Jun TAMURA, Yuki KUDO, Eishi TSUTSUMI, Masakazu YAMAGIWA, Satoshi MIKOSHIBA (Toshiba Corporation) "-----｢ICARP2014 List of Poster Presentation（PDF）｣より
参考エントリー
・パナソニック、植物並み高効率0.2%の人工光合成をシステムを開発-----ソフトエネルギー、2012/07/31
コメント続き
東芝からの正式の一般向けリリースがまだないようなので、今後の情報を待つしかないが、この技術は、コストと効率しだいで、水素の製造方法としても当然注目されるわけです。MITが太陽エネルギーと触媒により水素を得るという研究が、世界のエネルギー、特に個人住宅のありかたを一変させるだろうという予測を出して注目されたことがあります。その時の期待感にも似たものを味わった、東芝の発表でした。
参考
・Twilog @greenpost : 光合成
・東京工業大学太陽光によって炭酸ガスを資源化する
"要約
本学理工学研究科化学専攻の石谷治教授を中心とする研究グループは，太陽光を利用して炭酸ガス（二酸化炭素）を効率良く一酸化炭素に変える技術を開発した．二酸化炭素は工業的に利用することが難しいのに対し，一酸化炭素は化学工業の原料となる．地球温暖化ガスである二酸化炭素を減らすとともに，化石燃料の枯渇によるエネルギーや炭素資源不足を補うことを狙った研究の一環である．
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- Light-harvesting: Mimicking photosynthesis with man-made leaves-----Tokyo Institute of Technolog,November 14, 2014
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