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» 2020年04月13日 07時00分 公開

太陽光:太陽光と“海水”でアンモニア合成に成功、水素キャリアの拡充へ期待

大阪大学の研究グループが、太陽光と海水を利用し、常温・常圧下で窒素ガスからアンモニアを合成できる光触媒技術を開発。再エネ由来水素のエネルギーキャリアとして期待される新たなアンモニア合成触媒手法の実現に貢献する成果だという。

[スマートジャパン]

 大阪大学 太陽エネルギー化学研究センター研究グループは、太陽光と海水とを利用し、常温・常圧下で窒素ガスからアンモニアを合成できる光触媒技術を開発しと発表した。

 アンモニアは化学肥料の原料として重要な化学物質であるほか、近年では、再生可能エネルギーで製造した水素を効率的に貯蔵・輸送するためのエネルギーキャリアとして注目されている。ただ、従来のアンモニア合成は、高い水素圧力と温度下で行う必要があった。

 これに対し光触媒反応では、太陽光のエネルギーにより水と窒素ガスからアンモニアを製造できる。省エネルギープロセスとして期待されています。しかし、通常の光触媒では、水の四電子酸化と、窒素の六電子還元を進めることは難しく、新しい反応技術の開発が求められていたという。

 そこで研究グループでは、ビスマスオキシ塩化物半導体に表面酸素欠陥を形成させたBiOCl-OVs光触媒を、海水などの塩化物イオンを含む水溶液に懸濁させた。これを利用して窒素ガス流通下で太陽光を照射すると、太陽エネルギー変換効率0.05%以上と、一般植物による天然光合成に匹敵する効率でアンモニアを生成することに成功した。

開発した触媒反応技術のイメージ 出典:大阪大学

 太陽エネルギーの化学エネルギーへの変換は古くから研究されているが、水の酸化は極めて進行しにくい反応で、高効率変換の妨げになっていた。今回開発した反応技術を用いれば、水の酸化を促進でき、今回の技術を応用することで、さらに高性能なアンモニア合成触媒の創製が期待されるとしている。

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