水素製造

人工光合成の2ステップ目|水素製造


1ステップ目では、太陽光のエネルギーを利用して水が水素と酸素に分解されます。人工光合成を実用化するためには、太陽光のエネルギーを効率良く分解のエネルギーに変換することが必要です。現在太陽電池のエネルギー変換効率は約14%となっており、最低でもこの数値を超える必要があります。
現在研究が進められている水素製造の役割を持つものは2種類存在し、光触媒(粉末状)と光電極に分けられます。ここでは、光触媒を紹介します！

光触媒の仕組み

  • 光触媒を水に入れ、光を当てる
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  • 光触媒の中で電子と、電子が抜けた後のホールが発生
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  • 電子とホールがランダムに移動し、光触媒の表面に到達する
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  • 周囲にある水を分解して、電子側からは水素分子、ホール側からは酸素分子が発生する
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  • ランダムに動く電子とホールが結合してしまうことを「再結合」という。再結合が少ないほど、エネルギー変換効率が高い。

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