【光触媒】世界最高効率で赤外光を化学エネルギーに変換することに成功 京都大学[02/04]

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1しじみ ★2019/02/04(月) 12:28:06.17ID:CAP_USER
−赤外光エネルギーの利用に期待−

 坂本雅典 化学研究所准教授、寺西利治 同教授、廉孜超 化学研究所・日本学術振興会特別研究員(PD)らの研究グループは、豊田工業大学、関西学院大学、立命館大学、国立研究開発法人物質・材料研究機構と共同で、赤外域に局在表面プラズモン共鳴(LSPR)を示すCu7S4(硫化銅)ナノ粒子と硫化カドミウムナノ粒子を連結させたヘテロ構造ナノ粒子を合成し、その水素生成光触媒活性を評価しました。

 本研究の結果、白金を担持した硫化銅/硫化カドミウムヘテロ構造ナノ粒子が、波長1100 ナノメートルでの外部量子効率3.8%という世界最高の効率で赤外光から水素を生成できる光触媒であることを発見しました。また、この赤外応答光触媒を利用することで、地表に到達する太陽光の最大波長である2500ナノメートルの光を用いて水素を生成することにも成功しました。この事実は、新たに開発された赤外応答光触媒が、全太陽エネルギーのおよそ半分を占める赤外域の太陽光のほぼすべてを高い効率でエネルギーに変換できることを示しています。

 さらに、新たに開発した光触媒の電荷分離寿命は、一般的なプラズモン誘起電荷分離よりもはるかに長い273 マイクロ秒で、長寿命の電荷分離が優れた触媒活性の原因であることが示されました。本研究により開発された技術は、赤外光から高効率で水素を発生することのできる光触媒として、革新的な光―エネルギー変換材料への応用が期待されます。

 本研究成果は、2018年12月18日に、国際学術誌「Journal of the American Chemical Society」のオンライン版に掲載されました。

図:本研究で合成した硫化銅/硫化カドミウムヘテロ構造ナノ粒子のイメージ図と赤外応答光触媒活性
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/images/181218_2/01.jpg

http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/181218_2.html

2ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 12:31:16.78ID:onVw3fXv
熱を直接電気に代えられるって事か?

3ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 12:32:40.76ID:PpjZNiV/
可視光変換器の裏側にこの物質を塗布すれば良いわけだな

4ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 12:32:58.69ID:qt1yc2vn
赤外が持ってるエネルギーが小さいからな。それって使えるのか?

5ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 12:35:45.92ID:StlYoRpH
>>2
素人に教えてくれ。
「赤外線から水素を生成できる=熱から直接発電できる」の理屈が解らん。

6ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 12:36:27.02ID:pWMRUGqF
マジンガーZはまだか?はよせい

7ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 12:39:42.96ID:QJqG/M27
おー太陽触媒、光合成

8ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 12:52:01.21ID:onVw3fXv
>>5
あ、なんだ作れるのは水素か
確かによく見れば「光触媒」だな
太陽光パネルみたいなもんと勘違いしてたわ

9ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 12:55:31.43ID:eBTCIe3v
プラズモンとドラえもんの違いを教えてくれ

10ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 12:56:22.06ID:0aDHwTA1
火星にもちこんで酸素と結合させれば水ができる。 うまくいけば大気圏ができるぞ。

11ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 12:57:14.91ID:eBTCIe3v
>>10 リアクターか  

12ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 12:57:23.14ID:Gu8RA6+n
エネルギー収支で
そのヘテロ構造を作るのに使うエネルギーが100000で
出来た水素の持ってるエネルギーが1だったら
手間のかかる複雑な構造作る電力をそのまんま社会に流通させた方がいい

どの触媒にも言えるけど
触媒つくるエネルギーが2で
出来上がる水素のエネルギーが1であっても
触媒作る時点でエネルギーは必ず減衰する

この収支計算を間違うと
社会から急激にエネルギーが失われていくから注意ね

13ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 13:16:40.30ID:X/iy9vn8
お熱とは
一箇所に電子、あるいは中性子が集まった状態を指す

14ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 16:10:08.30ID:Z/x1QazN
>>4
個々の光子が持つエネルギーが小さいなら複数足し合わせればいいじゃない(´・ω・`)

15ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 16:53:29.72ID:ogFXuG1Y
>>14
光電効果を勉強してこい
アインシュタインがノーベル賞とった研究だぞ

16ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 18:28:29.72ID:lGUhcdrh
>>10
磁場が無いから太陽風で吹き飛ばされて大気層を形成できない
昔は大気があって水もあったんだけどね

17ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 18:32:31.68ID:lGUhcdrh
>>12
そうは思わない。個別的部分的に活躍できる局面は有り得るわけでね
いきなり社会システムを置き換えるかのような大規模スケールを持ち出すべきじゃないよ
そんなものを持ち出して全否定しにかかるやつがいるがよっぽど視野が狭いやつだ

18ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 18:38:12.52ID:Z/x1QazN
>>15
君こそアップコンバージョンを勉強してこい

19ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 19:42:46.14ID:gOKVzEC0
放射線をエネルギーに変えてくれ

放射性廃棄物の有効利用になる

20ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 21:06:01.05ID:OUswaFVx
>>19
原子力電池ならあるけどな。ボイジャーが電源を失わないわけ。

21ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 21:31:31.20ID:qglyA+T5
ソース見ても材料が書いてない。水で間違いない?

22ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 21:38:17.14ID:ODZhvwcC
>>20
あれって放射性同位元素が崩壊するときの熱を利用してるだけでしょ?

23ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 21:46:20.75ID:iSCDXFCz
あれか。リサリサが持ってた石かな

24ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 22:09:11.96ID:qglyA+T5
>>19
放射線と赤外線は違うぞ。
>>23
それルビーレーザー。つーかルビーレーザーがエイジャの赤石の元ネタ。
レーザーで水素をどうやって生成するか教えてくれ。

25ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/04(月) 22:51:07.93ID:YQSI1ic/
原発超えれるわけねーだろ
無駄な研究してるアホは日本からおいだせ

26ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/05(火) 00:44:53.23ID:IzdCtk6p
すごいぞ、これでますます太陽光の利用が進むな。

27ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/05(火) 01:06:12.14ID:OhPlMmBD
熱電対と比べて効率はどうなんだ?

28ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/05(火) 03:13:36.37ID:GaTH3VBK
>>1
酸化チタン以外、ついに新たな物質が出て来たか

29ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/05(火) 03:41:00.20ID:68hPXA8n
つまりコタツが永久機関になるんですね!?

30ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/05(火) 08:19:31.79ID:X2xji+Pk
アップコンバージョンと言う便利な言葉があったんだ
お馬鹿な物理学者にどうやって説明しようかと考えてたw

原子力発電も原理は、アップコンバージョンだよ
但し、吸収するエネルギーは、中性子だけど

31ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/05(火) 08:59:45.61ID:VojFcfhJ
>>1
これくらいなら多層太陽電池で水電気分解した方が効率良いんでは?
電力としても使えるし

32ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/05(火) 09:04:55.76ID:Jwc6dk3U

33ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/05(火) 11:34:54.05ID:xG544A1c
>>21
触媒て書いてあるし、そうだと思う

34ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/05(火) 11:59:49.23ID:M8sClqm2
光触媒から直接に水素が作れるのは極めて大事。なぜならば「蓄電」が出来るからだ。
現在のシリコンなど使った太陽パネルは蓄電は出来ないので直接電力会社に売っていた
りしている。もっとも蓄電する手段(メタハイ等々)も問題だけど、、、

35ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/05(火) 12:11:03.32ID:48ZgEi0J
水素を作って何の意味が?
なお >>34 は糞尿製造機。

36ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/05(火) 12:21:08.31ID:RfO2yhVa
ガンマ線使う光触媒あれば放射性廃棄物が宝の山になるじゃない

37ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/05(火) 12:40:51.26ID:VojFcfhJ
>>36
放射性物質の管理に使うエネルギーをまかなうのが精一杯だろう。
運転中の原子炉とは桁が違う。

38ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/05(火) 14:03:07.49ID:FJv7S7OB
>>28
ルテニウム使うものもあったかと。

>>35
水素を燃やせばエネルギーになる。CO2も出さない。つーか>>34を読めば分かるはずだし、
それでも分からないというのは教養不足。

>>35
多分、ベクレル数が足りなすぎて採算が取れないと思う。

39ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/05(火) 22:24:56.64ID:X2xji+Pk
本研究の結果、白金を担持した硫化銅/硫化カドミウムヘテロ構造ナノ粒子が
レアメタルを使いました
実用性に乏しい

40ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/06(水) 17:38:26.60ID:CRJt612E
赤外線は山奥の夜間でも利用できる
これで人口が山奥に分散するので世界中で革命が起きるな

41ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/06(水) 18:15:30.18ID:zVqy75Az
光量が足りないから夜間は無理じゃね
近赤域だろうし

42ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/07(木) 16:21:59.90ID:wHYkStBY
占いババ「家庭用の太陽光触媒装置が流通しだして水素爆発が多発する未来が見える」

43ニュースソース検討中@自治議論スレ2019/02/11(月) 19:47:15.99ID:0CszQS8T
分子の電子の軌道にエネルギー準位が高い順に上中下とあって、
普段は下まで電子が詰まっている。赤外線のエネルギーで励起されて
下から中に電子が移る。しかしその電子はすぐには下の順位には落ちないでいる
間に、さらに赤外線で励起されて上の順位にまで登る。
上と下のエネルギー準位の差は可視光に相当するので、
上から下に落ちるときに可視光線を出したり、あるいは
その大きな差だったら水分子から水素原子を奪って水素を作り出せる
そういうような仕組みかな?

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