光触媒の力で、クリーンエネルギー「水素」を作ろう

太陽光で水を分解

化石燃料に代わる次世代エネルギーとして水素が注目されています。水素を発生させる最も簡易な方法は水の電気分解ですが、その電気の大部分は化石燃料を使って生み出されています。電気を使わず、化学変化だけで水素を発生させることが理想で、そのエネルギー源として使えると期待されるのが太陽光です。そして、効率よく化学合成するには太陽光を吸収する触媒＝光触媒を使うことが不可欠なのです。例えば硫化系化合物を使うと、水素がよく発生します。また水から水素を効率よく取り出すためには、酸素を発生させる物質も必要です。この点では、銅とタングステンで合成された半導体などが安定性も高く、優れた効果があることがわかりました。

イメージは太陽光パネル

太陽光を使い水から水素を作る仕組みはシンプルで、光触媒をコーティングしたパネルに水を撒き、太陽光を当てるだけです。太陽電池パネルが電気を生む代わりに水素を作るイメージです。電気より効率よく作ることができれば、水素がより有用なエネルギー源として使われるようになるでしょう。しかし現状、化石燃料を用いた方法に比べてわずかな水素しか作ることができません。光触媒をどう均一化してコーティングするか、また太陽光の熱的ダメージに耐えうる材料で機械を作る必要があるなど、大規模化には技術的な課題があります。

光触媒を使い二酸化炭素の再利用を

化石燃料は、地球温暖化の原因とされる二酸化炭素を排出することが問題になっています。そこで、さまざまなアプローチから二酸化炭素の回収やエネルギーとしての再利用が試みられています。水素製造と同じように太陽光と光触媒を使い、二酸化炭素からエネルギーとして使える炭素系化合物などを生み出せないかという試みもそのひとつです。効率を高めるにはやはりどんな光触媒を使うかが大事です。ただし、二酸化炭素は安定した物質であることから、別の化合物への変換が難しいため、別の物質に吸着させて大気への放出を抑えるという方法も模索されています。

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先生情報 / 大学情報

山陽小野田市立山口東京理科大学工学部応用化学科准教授池上啓太先生

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触媒化学、無機材料化学

先生が目指すSDGs

メッセージ

日本の光触媒研究は世界のトップクラスであり、国がエネルギーや二酸化炭素問題に本腰を入れ始めた近年、さらなる成長が見込める分野です。触媒は総合力を問われる分野であり、さまざまな知識をバランスよく備えていることが必要です。
高校で学ぶすべての科目に一生懸命取り組んでください。また知識を重ね合わせるには視野の広さが必要ですから、世の中の出来事にも関心を持ってもらいたいです。

先生への質問

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山陽小野田市立山口東京理科大学に関心を持ったあなたは

山陽小野田市立山口東京理科大学は「確かな基礎教育」を掲げ、基礎学力を育成する体系的な教育を行っています。2016年4月、公立大学法人へと移行、2018年4月西日本初の公立の薬学部を設置し、工学部・薬学部の二学部体制となりました。東京理科大学の姉妹校として、基礎学力を重視した実力主義の教育を受け継ぎ、工学・薬学の専門的な学術を教育・研究するとともに、地域産業界・医療界で活躍する人材を育成します！