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実用太陽電池サイズの人工光合成で世界最高の変換効率実現=豊田中研

2021年4月26日

 ㈱豊田中央研究所(=豊田中研、愛知県長久手市、菊池昇所長)は、太陽光のエネルギーを利用し、CO2と水のみから有用な物質を合成する人工光合成において、実用太陽電池サイズ(36cm角)のセルで世界最高の太陽光変換効率7・2%を実現した。

 同社の人工光合成は、半導体と分子触媒を用いた方式でCO2の還元反応と水の酸化反応を行う電極を組み合わせ、常温常圧で有機物(ギ酸)を合成する技術。

 同社によれば、世界初の原理実証となる2011年には、太陽光変換効率は0・04%だったが、15年には1cm角サイズで、当時の世界最高で、植物を大きく上回る変換効率4・6%を実現した。一方で、人工光合成セルの変換効率を低下させず、実用サイズに拡張することは技術的に困難とされていた。

 同社では、基本原理はそのままに、太陽電池で生成した電子量とのバランスが良いサイズに電極面積を拡張するとともに、ギ酸合成に必要な電子、水素イオン、CO2を電極全面に素早く途切れることなく供給し、ギ酸合成を促進する方法を考案した。この新セル構造は、より大きなサイズにも適用できるという。

 同社は、将来、工場等から排出されるCO2を回収し、この人工光合成にて再び資源化するシステムの実現を目指している、とコメントとしている。

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