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CO2を燃料に変換する「光合成太陽電池」が高性能化。従来比1000倍の反応速度と低コストを謳う

Munenori Taniguchi
2016年8月2日, 午後12:20 in Carbondioxide
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イリノイ州立大学シカゴ校の研究者が、大気中のCO2を燃料に変換する太陽電池を開発しました。このチームは2013年に従来比10倍の速度で空気中のCO2を燃料化する人工光合成技術を開発、発表したものの、今回の研究では光触媒の材料を変え、さらに大量のCO2を効率よく分解、燃料化することに成功したとしています。


燃焼の結果生産されるCO2を、再び燃料として使えるよう還元するためには、銀のような高価な貴金属が触媒として利用されて来ました。しかし研究者らはナノフレーク化した遷移金属ダイカルコゲン化物を光触媒として用いる手法を調査研究したところ、タングステンジセレニド(二セレン化タングステン)が従来の1000倍近いCO2の分解速度を示すのを発見したとのこと。

研究者のひとりモハマド・アサディ氏は「この新しい触媒は非常に活性度が高く、高速でCO2の化学接合を分断する能力がありながら、20倍も低コストだ」と説明します。

この人工光合成デバイスは太陽電池のマイナス極側にタングステンジセレニドとイオン化した共触媒、プラス極側にはリン酸カリウム電解液に沈めた酸化コバルトを使用します。ここに太陽光エネルギーが降り注ぐと、マイナス極側から水素と一酸化炭素の混合ガスが発生し、そのまま燃焼させたりほかの形態へ変換させて燃料として保管することも可能になります。

研究者のひとりSalehi-Khojin氏は、「システムは大規模ならそれだけCO2の燃料化が捗るだろうが、この技術なら小さなシステムで構築したとしても、それなりに有用なものができるはずだ」と語っています。

火星の大気はその多くが二酸化炭素でできています。とすればこの技術は、将来火星に滞在するであろう宇宙飛行士にとって生活に必要な燃料が簡単に手に入るようになることを意味するかもしれません。

この研究の論文は7月26日付Scienceに掲載(Nanostructured transition metal dichalcogenide electrocatalysts for CO2 reduction in ionic liquid : Mohammad Asadi, Kibum Kim,, Cong Liu,, Aditya Venkata Addepalli, Pedram Abbasi, Poya Yasaei, Patrick Phillips, Amirhossein Behranginia, José M. Cerrato, Richard Haasch, Peter Zapol, Bijandra Kumar, Robert F. Klie, Jeremiah Abiade, Larry A. Curtiss, Amin Salehi-Khojin)。

ちなみに、空気中のCO2を燃料化する人工光合成技術はこれまでにも様々な研究が進められており、ギ酸やメタンなどを生成するものなどがあります。またそれらの能力もすでに植物の光合成効率を上回っているとされます。

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