2020.06.26


通过人工光合作用生产人类必需的氢气的技术的发展

近年来,能源枯竭和环境破坏已成为社会问题。在这种情况下,理学院理学部应用化学系工藤实验室正在关注利用太阳能人工进行光合作用并产生氢的研究。

目前,化石燃料作为自然资源,是主流能源。然而,将化石燃料转化为能源会释放大量二氧化碳,加速环境破坏。此外,自然资源也是有限的。因此,发展清洁新能源是世界各国的迫切需求。

工藤实验室正在致力于开发一种利用太阳能和水生产氢气的方法。
据说氢是许多与我们生活相关的事物的来源。例如,我们生产食物的田地所使用的化肥就含有氨。这种氨是氢和氮的合成物。此外,汽车用的汽油和化学工业原料烯烃等碳氢化合物可以通过氢气、一氧化碳甚至二氧化碳之间的化学反应产生。此外,我们的生活还靠各种利用氢的事物来维持。

为了人工制造氢气,首先,将涂有与阳光发生反应的“光催化剂”颗粒的玻璃浸入水中。然后光催化剂颗粒受到阳光紫外线的照射,导致水分解,氧气和氢气以气泡的形式释放出来。这种方法被称为“太阳能制氢法”,作为一种新能源而备受期待。

未来的产业会因太阳和水创造的新能源而改变吗? !

太阳能制氢方法不消耗化石燃料,也不排放二氧化碳。此外,结构本身并不困难,因为该工艺可以在室温和压力下进行。
如果设备做得更大,它就有潜力创造新的行业和市场。例如,预计通过这项研究获得的技术将以新的方式应用于能源行业、材料制造商、化学品制造商、汽车制造商等。

这种光催化技术是日本独有的,包括工藤实验室在内的日本研究小组已经从基础到应用进行了研究。作为一种运行成本较低的新能源,有望给日本科技带来重大突破。

日本是一个四面环海的岛国,群岛中心有许多山脉,蕴藏着丰富的水资源。能够利用容易获得的清洁资源将为生态社会的实现做出贡献。
水和太阳产生的清洁能源可能成为未来的能源,对于保护地球至关重要。

理学院第一系应用化学系
工藤明彦教授

■ 主要研究内容

我的研究领域是功能材料化学和人工光合作用。我们正在研究开发从水中产生氢气的光催化剂以及利用光催化剂将二氧化碳转化为资源。

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