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パナソニック、植物並みの効率の人工光合成を窒化物半導体で実現

パナソニックは2012年7月30日、植物並みの効率で人工光合成できるシステムを開発したことを明らかにした。人工光合成とは、水と二酸化炭素、太陽光から有機物を作り出すという植物の光合成を人為的に実現することである。

今回、太陽エネルギー変換効率で0.2%を達成できたという。太陽エネルギー変換効率とは、分母に照射した太陽光エネルギーを取り、分子に生成された物質が持つエネルギーを取ったもの。0.2%という効率は「バイオマスで使われる植物が持つ効率と同程度」(パナソニック)である。同様のシステムは豊田中央研究所が2011年9月に発表していた。しかし、効率は0.04%だった。

今回開発したシステムは窒化物半導体の電極と、金属錯体による電極を用いるもの。窒化物半導体電極では光エネルギーを使って水を分解し、水素イオン(H+)と電子(e-)が発生する。有機物を生成する電極では二酸化炭素(CO2)と水素イオン二つ(2H+)、電子二つ(2e-)を使って、主にギ酸(HCOOH)を発生させる。

パナソニックによると、これまで「複数の電極材料を使わないと二酸化炭素の還元に必要なエネルギー状態にできない」「従来の錯体では照射光の強度を増やしても反応電流量が追随せず、太陽光の強度を十分に利用できなかった」という問題があった。しかし、窒化物半導体によってこうした問題を解消できたという。

(日経エレクトロニクス 中道理)

[Tech-On! 2012年7月30日掲載]

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