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【エネルギー】人工光合成による水の完全分解へ - 阪大、可視光応答型光触媒を開発
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0001しじみ ★2018/01/15(月) 18:55:02.60ID:CAP_USER
大阪大学(阪大)は1月12日、黒リンとバナジン酸ビスマスを用いた光触媒を開発し、
紫外光のみならず可視光の照射によっても、水から水素・酸素割合を効率よく生成できることを発見したと発表し、
同日大阪にて記者会見を実施した。

同成果は、阪大 産業科学研空所の真嶋哲朗 教授、藤塚守 准教授らの研究グループによるもの。
詳細は、ドイツの科学誌「Angewandte Chemie International Edition」(オンライン版)に掲載された。

太陽光で水を分解して水素と酸素を生成することができる光触媒反応は、
太陽光エネルギーを化学エネルギーへ変換する方法として、人類の1つの夢といえる。
しかし、これまでに開発されてきた光触媒においては、その変換効率は低く、完全な水分解を起こし、
水素と酸素を同時に生成することは困難だった。

真嶋氏は、「光触媒は昔から研究されており、
化石エネルギーから電気エネルギーへのシフトが要求されている昨今では、
さらにその注目度を増している。そのためには水素を安く大量に作成する必要があるが、
従来の光触媒では、太陽光の3〜4% にすぎない紫外光を利用するため、
水から水素への太陽光エネルギー変換効率が低いという問題があった」と説明する。

またその問題に加え、目的の反応を進行させるためには犠牲剤を使用する必要があること、
動作の最適化のために回路素子に一定の電圧(バイアス電位)を与える必要があることなどから、
光触媒の実用性は低かった。

〈植物の光合成機構を模し、より多くの太陽光エネルギーを利用〉

「今回開発した光触媒は、紙のように薄い、シート状の黒リンとバナジン酸ビスマスを用いたもの。
これらが引っ付きあい、その界面(バルク)が有効に働くことで、太陽光の広い波長の吸収を実現している」と同氏。

同研究で黒リンが用いられたのは、可視光から近赤外光までの幅広い領域の波長の光を吸収できるためだといい、
同材を用いることで、波長が約700〜1300nm程度の光を吸収することができるようになるという。
さらに今回、バナジン酸ビスマスとの複合材を開発し、より低い波長(約400nm〜)における光吸収も実現した。

また、同触媒の構造は、植物の光合成における電子の移動機構である「Zスキーム」を参考にしたものだという。
「植物の光合成は、2つの系による2段階の光励起が行われており、
今回、この機構を模した人工物の光触媒を開発することで、
光合成によく似た働きを行うことが確認された」と真嶋氏は説明する。

具体的には、黒リンとバナジン酸ビスマスがともに可視光に応答して光励起し、
黒リンの光励起によって生成した電子がプロトンを還元して水素を生成し、
一方のバナジン酸ビスマスの励起によって生成した正電荷が水を酸化して酸素を生成するという流れで、
水から酸素と水素が生成されるのだという。波長420nm光の照射の場合、
水素と酸素の生成量はそれぞれ160、および102μmolg-1h-1であり、
バナジン酸ビスマスの伝導体から黒リンの価電子帯に電子が移動することで、
触媒反応が効率よく進行することも分かった。

同成果に関して真嶋氏は「今回の光触媒は、可視光の照射下で、
水の入ったビーカーに入れるだけで水を完全分解する画期的なもの。
犠牲剤やバイアス電位、さらには比較的高価なコバルト触媒も必要ない」とコメントし、
「ほぼ無限に存在する太陽エネルギーと、
地球上に大量に存在する材料である水を用いて水素を生成することで、
今後の水素社会の実現に貢献できると考えている」と述べた。

画像:光触媒による光合成イメージ
https://news.mynavi.jp/article/20180115-571065/images/001.jpg

画像:層状構造の黒リンの厚さをコントロールすることで、幅広い波長の光を吸収できるようになった
https://news.mynavi.jp/article/20180115-571065/images/005.jpg
https://news.mynavi.jp/article/20180115-571065/images/006.jpg

画像:植物の光合成を模した光触媒により、太陽光の広い波長の吸収を実現
https://news.mynavi.jp/article/20180115-571065/images/003.jpg

画像:黒リンとバナジン酸ビスマスの反応機構の概要
https://news.mynavi.jp/article/20180115-571065/images/004.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180115-571065/
0028名無しのひみつ2018/01/15(月) 21:28:41.19ID:Q5iUVu/d
真嶋せんせの可視光水分解への挑戦

2017.05/29発表
黒リン、金ナノ粒子、チタン酸ランタン

2017.09/27発表
黒リン、グラファイト状窒化炭素

2018.01/12発表
シート状の黒リンとバナジン酸ビスマス

残念ながらいずれも決定打ではない模様
0031名無しのひみつ2018/01/15(月) 21:42:28.13ID:rcSx4if5
黒リンとバナジン酸ビスマス VS カーボンナノチューブ(CNT)

どちらに軍配が上がるかな?どちらも太陽光エネルギー変換効率50%越えは行きそう。
0032名無しのひみつ2018/01/15(月) 21:50:43.47ID:ZXO1Z8eV
変換効率を公表しないところにうさん臭さを感じるな、、、
0033名無しのひみつ2018/01/15(月) 21:57:15.69ID:8J7KG7bl
>こう云う技術も実用段階

『日立造船、水素とCO2からメタン生成!数年で商用化!CO₂ゼロ火力!』201 ...
https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp › ... › エネルギー、資源 › 原子力
2015/08/15 - 日立造船、水素とCO2からメタン生成!数年で商用化!CO₂ゼロ火力!』
https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q12149033157

『日立造船,CO2、99%メタンに転換するプラント実証、18年度に事業化計画』2014/3/9
「日立造船は二酸化炭素(CO2)を、産業用ガスとして使われるメタンに高効率で転換する
技術を実証したと発表した。このほどCO2を約99%、メタンに転換できることを確認した。
今後は大型プラントでも使えるよう技術を改良、18年度をメドに事業化する。」
http://blog.goo.ne.jp/thinklive/e/1987a9c74f137ea4954d4131a0fbdac5
0034名無しのひみつ2018/01/15(月) 21:59:52.58ID:XLrbI4pR
これに限らずやっぱ一番可能性ありそうなのは水素エネルギーだよなぁ
EVとかは厳しい
0035名無しのひみつ2018/01/15(月) 22:09:44.65ID:8J7KG7bl
地下微生物がCO2を還元してメタン鉱床を再生し、地下カーボンリサイクル ...

co2.eco.coocan.jp/menu4.htm
2010/05/15 - メタン生成菌は酸素に弱く、地下や動物の腸の中などのような酸素が無い場所にしか
棲んでいないため、あまり知られていなかっただけです。海底だけではなく、沼や湖の地下の堆積物や
油田や石炭層の中などでメタン生成菌が最近続々と見つかっていますので、二酸化炭素(CO2)を
地中貯留(CCS)しておけば、メタン生成菌によりCO2がメタンに変換され、将来メタン・ガス田として
再生する可能性があります。この地下カーボンリサイクル技術は、1999年第4回温室効果ガス管理国際会議(GHGT-4)で ...

産総研:CO2地中貯留がもたらす地下微生物生態系への影響を解明

www.aist.go.jp › 研究成果 › 研究成果記事一覧
2013/06/13 - 一方、世界中の油田にはメタン生成活動を行う微生物生態系が広く分布しており、
油田の内部で生成するメタン(天然ガス)が新たな資源となる可能性がある。今回、CO2濃度が増加した
環境では枯渇油田の微生物群集はその構成微生物種を劇的に変化させながらもCO2に対する頑健性を保ち、
メタン生成活動を維持することを実証した。今回の研究成果は、これまでの地球科学を中心とした
CO2地中貯留の研究に微生物学的な新しい視点を付加することで、今後のCCS技術の実用面での可能性を広げる ...
0036名無しのひみつ2018/01/15(月) 22:23:46.41ID:dhOVtMkQ
EVは数十、数百台レベルの内は問題ないが

千、万、単位の台数に成ると送電系の電線、トランスを容量UP工事をしないとダメで
大変な費用が掛かる
0037名無しのひみつ2018/01/15(月) 22:33:27.46ID:OQf1L51Q
電圧を与えずに水を完全に分解。
完全に分解というのは、水100%を太閤だけで酸素と水素に分解できてしまうといことだよね。
水も太陽光も無尽蔵にあるわけで、この触媒さえあれば無限にエネルギーを生成できるってことでOK?
0038名無しのひみつ2018/01/15(月) 23:37:46.89ID:xwZl0fZ+
この技術発展させれば福島トリチウム汚染水を水素、酸素に分解すれば
比重の大きいトリチウムが段々残って除去できるんだけど、一日300tは無理か?
0039名無しのひみつ2018/01/15(月) 23:55:09.72ID:nhEj11ef
大気中からCO2を取り出し(この技術は既にある)メタン菌増殖させ食べさしてメタン造れば
永久にエネルギー循環が完成する訳か、 バンザ〜イ。

炭水化物食べさせてアルコール作る「こうじ菌」の様に、原料のCO2は無限にある動物が居る限り。
0041名無しのひみつ2018/01/16(火) 00:54:14.39ID:TJB0U2jK
発電所から回収した二酸化炭素を利用して原油を増産、JX石油開発が米社と共同で開始

2017/01/10 SmartGridニューズレター編集部
石炭火力発電所からのCO2回収能力は1日当たり4776トン。これは燃焼排ガスから
CO2を回収するプラントとしては世界最大規模にという。

ウエスト・ランチ油田の現在の原油産出量は日量300バレル。
すでに老朽化していると言えるレベルだ。この油田にCO2を圧入することで、
地中の微細なすき間や孔に残っている石油まで取り出すことが可能になる。
ウエスト・ランチ油田の場合、CO2の圧入によって、原油産出量が
日量1万2000バレルまで上がる見込みだ、そして圧入されたCO2は将来天然ガスに
変わるだろうと予想される。
0042名無しのひみつ2018/01/16(火) 01:37:30.95ID:qH6C1fmd
光合成なのに分解とはこれいかに?
0043名無しのひみつ2018/01/16(火) 01:38:39.70ID:Udek7wGI
>>40
効率より単価だよ、コストが安ければ次の技術に繋げる
どんなに効率よくてもコストがそれ以上高ければ日本での
過去の最強クラスの太陽電池が全然普及しなかった事実が証明する。
細かく投資コスト回収できないと次の段階へ昇れない。
0044名無しのひみつ2018/01/16(火) 01:41:22.56ID:Udek7wGI
>>42
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%BA%E5%B7%A5%E5%85%89%E5%90%88%E6%88%90
>自然界での光合成は、水・二酸化炭素と、太陽光などの光エネルギーから化学エネルギー
>として炭水化物などを合成するものであるが、広義の人工光合成には太陽電池を含む
>ことがある
0045名無しのひみつ2018/01/16(火) 01:46:19.76ID:HhxMjIaI
これ海水を淡水化するにも利用できるよね
0047名無しのひみつ2018/01/16(火) 07:22:48.82ID:wDUHMJOc
>>44
>>46
合成じゃなくて分解でしょ、実際にやってることは。
0048名無しのひみつ2018/01/16(火) 08:14:52.96ID:XuJP9Fg4
>>47
光を使って水分子から水素分子と酸素分子を合成してる
とも言えるからそこに噛みついてもしかたねーべ
0049名無しのひみつ2018/01/16(火) 08:50:19.00ID:O8TJxMRF
>>47
単原子分子やプラズマができるわけじゃないんだから、合成と分解は所詮どの化学種に着目するかで変化する

光合成というのは元々生物学とか生化学の言葉
全反応でグルコースに着目した場合に水と二酸化炭素から合成されてるってだけのこと
明反応で水分子に着目すれば酸素とプロトンに分解されてる
0050名無しのひみつ2018/01/16(火) 11:25:53.61ID:BvtpBTBA
>>13
マグネシウムは還元の際にソーラーを使ってレーザーを当てるという時点で失笑物じゃなかったか?
0051名無しのひみつ2018/01/16(火) 11:51:10.42ID:aDx4F+bj
これらの技術を応用して工業的に二酸化炭素を、酸素と炭素に分解できる触媒を作れれば地球温暖化解決だね
炭素はまた燃やせる
0052名無しのひみつ2018/01/16(火) 13:49:53.03ID:5hk9cJcH
コスパ次第
当然土地代なども含む
0053名無しのひみつ2018/01/16(火) 13:53:39.89ID:8gNqlYZi
>しかし、これまでに開発されてきた光触媒においては、その変換効率は低く、

といいつつこの方式の効率書いて無いってのが、もーね

>さらに今回、バナジン酸ビスマスとの複合材を開発し、より低い波長(約400nm〜)における光吸収も実現した。

光の波長が「低い」とか、だめだこりゃ
0054名無しのひみつ2018/01/16(火) 14:33:59.29ID:tJddkYAJ
エネルギー問題解決ジャン。
ノーベル賞確実だよね。
奪い合うことも少なくなりそう。
戦争も減るかもね。
0055名無しのひみつ2018/01/16(火) 15:05:12.38ID:pZXGXdOi
そんなもんで解決するわけ無いやろ
0056名無しのひみつ2018/01/16(火) 18:52:07.82ID:12IQPDi1
>>35
CO2を集めてドライアイスにして
オイルシェール層に押し込んでシェールガス・シェールオイルを取り出して
それからCO2がメタンに再還元される、というサイクルを
完成させられたらなあ

でもCO2の充満されたところでは、CO2還元菌は殆ど細胞分裂をしてくれないのだという
だから地上でゴミなどを使って培養して、地下に戻してやるといいのか?なんて話もある

下手にドライアイスで冷やしてオイルシェール層内の還元菌を殺してしまったら大変だ
十分に手法を検討したい
0057名無しのひみつ2018/01/16(火) 21:28:27.25ID:PL3BLrV6
これの粉末を海に大量に流すと地球の水が徐々に失われると
0059名無しのひみつ2018/01/17(水) 22:24:56.93ID:X3GmGpWp
この時は誰も気付かなかった。
人類が大気の組成を変えすぎて寒冷化を招き地球の全面凍結を招くとは・・
0060名無しのひみつ2018/01/18(木) 01:13:13.27ID:VLi/gURV
大変だ
ヴォネガツト読まなきゃ
0061名無しのひみつ2018/01/18(木) 07:28:28.19ID:Vt1gwizE
>>34
> これに限らずやっぱ一番可能性ありそうなのは水素エネルギーだよなぁ
まだ出来てもいないのに?どの辺が?
> EVとかは厳しい
どうみても逆としか思えないが。そもそもEVはそれなりに使われ始めてるよね
あとレスするならEVたたきよりもFCVの可能性の方を言って欲しいね
0062名無しのひみつ2018/01/19(金) 13:11:00.26ID:aAj+6EHh
>>61
出来てるなら「可能性」って言わんだろ。
それにEVは既に出回って随分経つのにこのザマである
0063名無しのひみつ2018/01/20(土) 00:38:19.16ID:pTUs4lRQ
>>62
> 出来てるなら「可能性」って言わんだろ。
何も出来てないなら可能性はゼロだね

> それにEVは既に出回って随分経つのにこのザマである
どんなざまなのやら、徐々に普及してるというのに
最近は結構見かけるようになったが、こうなると早い。HVがそうだったようにね
0064名無しのひみつ2018/01/20(土) 01:18:29.59ID:qtM1BxmI
>>63
EVは現在これ以上の発展性が無いんだよな
バッテリー関係が完全に停滞してしまっている
結局はEVも水素エネもその他のものも、なにかしら解決しきれてない大問題があるからこそ社会のインフラにはなれてないわけで…

逆に言えばどれもが何かしらのブレイクスルーが起これば、一気にモノになる「可能性」はあるということ
青色LEDみたくね、 ひょんなことで解決する技術が見つかってとんとん拍子に広がることも…

そして今回の>1のものは水素エネのブレイクスルーにつながる「可能性」も無くはない
0065名無しのひみつ2018/01/20(土) 02:12:09.40ID:DAzPmSDB
常温超伝導に期待ですね、わかります
0066名無しのひみつ2018/01/20(土) 07:34:22.79ID:bEzVEE+R
>>65
それだって無くもないんだよな、 常温核融合だってもしかしたらw

なんせ青色LEDだってずっと絶対に無理、不可能、ありえないと言われていた
「青色LEDが不可能であることの証明」の論文だって書かれたりしてたくらいなんだからw
0067名無しのひみつ2018/01/21(日) 06:14:47.48ID:AJ8t3tu/
>> CO2と水素からメタン、メタノール、エタノール、、
        CO2は無限資源で水素さえ確保できれば樹脂製造も可能。

石炭火力のCO2と「再エネ水素」でメタン製造、NEDOが評価 - 日経 ...

2017/11/15 - 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)は11月14日、
石炭火力発電所から排出されるCO2を有効利用するための技術開発に着手すると発表した。


二酸化炭素をメタノールに変換する効率的な触媒を開発 - エビ風サイエンス ...

2014/08/04 - その結果、二酸化チタンを基盤とした、酸化第一銅 (Cu+2O) と二酸化セリウム (CeO2)
のナノ粒子触媒が、効率的に二酸化炭素と水素をメタノールに変換する事がわかった。
その効率は純粋な銅の1000倍、現在主流に使われている銅亜鉛酸化物触媒の90倍と言う、
非常に高効率であった。


CO2から簡単にエタノールを生成する方法が偶然みつかる。常温反応で高 ...

2016/10/19 - 米テネシー州のオークリッジ国立研究所の研究者が、意図せずして二酸化炭素(CO2)から
非常に簡単にエタノールを生成する方法を発見したと発表しました。これまでは藻や光触媒などを
利用する方法がありましたが、新しい方法ではナノサイズの銅とカーボン、窒素を用いる常温の反応だけで
エタノールを作り出せます。
0068名無しのひみつ2018/01/21(日) 06:34:00.00ID:Xi7G09eL
 


>真嶋氏は、「光触媒は昔から研究されており、
>〜
>〜
>従来の光触媒では、太陽光の3〜4% にすぎない紫外光を利用するため、
>水から水素への太陽光エネルギー変換効率が低いという問題があった」と説明する。

これはいいよ、

っで今回ので効率はどうなるんだ?

起承転結も怪しいのかよw


 
0069名無しのひみつ2018/01/21(日) 07:01:03.08ID:ponlsCQa
自分達のやつの効率を書いてない時点で失格
やってることは、テレビばっか見てる無知な中年ハバアを騙してる、腐れテレビショッピングと一緒
科学者も落ちたもんだ
0070名無しのひみつ2018/01/21(日) 07:12:29.66ID:9ThZAcRV
太陽光の10%以上利用できれば産業的には成り立つと云われてるな
0071名無しのひみつ2018/01/21(日) 09:58:30.84ID:VGznTYqi
エネルギー問題解決しとるやんか。
0072名無しのひみつ2018/01/21(日) 11:13:06.29ID:YuTzWM/r
とりあえず人口100万の都市で水素を中心に回せることを実証しないと
0073名無しのひみつ2018/02/10(土) 05:12:25.62ID:H47cV/vK
篠田軍治
阪大工学部 教授

「ナイロンザイル事件」で、企業からカネをもらい、
インチキ公開実験を行って
数百人に及ぶ登山事故死者を量産し続けた御用学者。
挙句の果てには日本山岳会会長にまで上り詰めた鬼畜。

篠田軍治の遺族・子孫らに
「怨」の筵旗を突き付けよう!
0074名無しのひみつ2018/02/11(日) 07:00:43.42ID:hadX/gAX
太陽光を使った水素生産プラントって
どうやって出来た水素を集めるの?
0075名無しのひみつ2018/02/12(月) 01:19:10.37ID:1S03j8sj
生物が光合成の能力を獲得するに至った経緯は
どういったものだったのだろうかと、いつも不思議に思うよ。
光合成能力を獲得する以前の生物は、エネルギー源はどうして
いたのかなど。
0077名無しのひみつ2018/02/12(月) 07:58:51.98ID:ZuCpVGSK
カス内容でも目立ちたがり屋の真嶋はんww
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