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日産、人工光合成や太陽電池の効率向上 波長変える素材

日産自動車と東京工業大学は20日、人工光合成や「ペロブスカイト型」と呼ばれる新型太陽電池の変換効率を高めるのに役立つ新素材を開発したと発表した。太陽光を当てると、特定の光をより短い波長に変換する性質がある。日産は人工光合成でつくった水素と二酸化炭素(CO2)を合成し、自動車の部品を作る応用を目指している。

植物のようにCO2と水、太陽光から有用な化学原料などを作り出す次世代技術「人工光合成」は、現状の技術では紫外線など波長の短い光しか利用できていない。ペロブスカイト型太陽電池は、耐久性を高めると太陽光に含まれる様々な波長の光のうち一部の光しか電気に変換できず、緑や黄色などエネルギーの低い光を活用することが難しかった。利用できる光の幅を広げて効率を高めることが、実用化への課題となっている。

開発した新素材は2種類の有機分子を混ぜて結晶にした。緑色の光を吸収する分子と青色の光を出す分子で、光が当たると緑色光をより短波長の青色光に変換する仕組みだ。緑色の光を変換できる割合は理論的な上限の約30%におよび「固体の物質では世界最高」(東工大の村上陽一准教授)だという。

こうした素材は「フォトン・アップコンバージョン素材」といわれ、脱炭素社会の実現に向けて国際的に開発が盛んになっている。従来も波長を変換できる素材は報告されていたが、液体を使う場合が多く扱いにくかった。今回は固体のため実用化しやすいという。

日産は人工光合成に使う光触媒と新素材を組み合わせてエネルギー変換効率の向上につなげ、ポリプロピレンやポリエチレンといった車体部品の原料となる物質を作ることを目指す。村上准教授は「約2年のうちに光触媒などと組み合わせて使えるかを評価したい」としている。

20日に記者会見した日産材料技術部の縣秀樹氏は「原材料の採掘から生産、リサイクルまで、車のライフサイクル全体で発生するCO2排出量の削減につなげたい」と話した。

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