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研究室VOICE 植物を模倣し、太陽光を物質エネルギーへと変換できる光機能性材料の開発

工学部

Profile

工学部応用化学科

東本 慎也教授

無機光エネルギー化学研究室

 「脱炭素」というキーワードを掲げて、学生諸君と一緒になって、無尽蔵な太陽光エネルギーを物質エネルギーへと変換できる光機能性材料の開発を精力的に行っています。動画も併せてみてください。
(動画サイト:https://youtu.be/XPF5ohfUeUE

太陽光エネルギーが脱炭素化に貢献し、社会を救う。

図1:SDGs達成に向けて
石油や石炭、天然ガスといった化石エネルギーは、燃焼すると二酸化炭素が大量発生し、地球温暖化へと加速させることになります。水素エネルギーは、脱炭素化に貢献し、同時にエネルギー問題の解決に繋がります。<図1>

解決に向けて

無尽蔵かつクリーンな太陽光エネルギーにより、水を分解してグリーン水素(水素製造時に二酸化炭素が発生しない水素のこと)を製造する技術の確立です。このグリーン水素を燃料電池の原料に用いて、発電することができます。この水素製造技術は、二酸化炭素を放出しない究極の方法であり、未来社会を支えてくれます。

私たちの取り組み

図2:p型CZTS半導体光電極を用いた水素製造の模式図
地球環境負荷を低減した環境調和型社会の実現に向けて、「可視光で応答する光エネルギー変換デバイスの開発」に取り組んでいます。植物の光合成を模倣して、無尽蔵な太陽光エネルギーを物質エネルギーへと変換できる無機光電極触媒の開発を精力的に行っています。水の光分解用材料として、p型半導体やn型半導体が利用されています。例えば、p型半導体では銅-インジウム硫化物 (CuInS2)や銅-亜鉛-スズ硫化物 (Cu2ZnSnS4,CZTS) 、一方、n型半導体ではバナジン酸ビスマス (BiVO4)などを化学溶液法により作製し、これらを用いて水の光分解システムの開発を行っています。<図2>

半導体光触媒を用いたグリーン水素製造の課題と展望

約50年前に日本人の研究者が発見した光触媒に端を発して、当時では考えられなかった、水の光分解による水素製造技術がパイロットプラントにまで前進しました。しかしながら、そのエネルギー変換効率は、依然と1~2%と低く、実用化の目安となる10%に向けては、いくつかのブレークスルーが必要です。言い換えると、「高効率な水分解用光触媒の創出」の課題に挑戦することは、若手研究者にとって、やりがいのあることです。

私たちが光触媒の開発に貢献していること

私たちは、水素製造可能な新規な光触媒に関する知見を得るための研究を行い、その成果を学術論文として世の中に公開しています。私たちが発見したことが、環境保全・エネルギー問題の解決に少しでも貢献することができればと思いつつ、基礎研究を地道に続けています。

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