日産、人工光合成効率2倍の高効率変換材を開発

日産自動車は、東京工業大学と共同で、長波長光を短波長光に高効率で変換できる固体材料を開発したと発表した。光触媒などを用いる人工光合成の効率を「2倍」(日産)に高められる可能性がある。バンパーなどの樹脂原料となるオレフィン製造に応用し、製造時における二酸化炭素(CO2)排出量の削減を目指す。

人工光合成の効率を高めて、二酸化炭素排出量の少ないオレフィンの生産を目指す(出所:日産自動車)

日産と東工大は、短波長光に変換する「フォトン(光子)アップコンバージョン(UC)固体材料」を新たに開発した。例えば太陽光を利用して、水から水素(H2)と酸素(O2)を光触媒で生成する人工光合成では、太陽光のうち高エネルギーの短波長光(青色の光)を主に利用する一方で、低エネルギーの長波長光(緑色から黄緑色の光)はほとんど使われないという。

 新しいUC材を用いると人工光合成でこれまで捨てていた長波長光を利用できて、H2などの生成効率を高められる。日産は生成したH2と工場から回収したCO2を合成し、オレフィン†を造ることなどを目指す。

低エネルギーの長波長光(緑色から黄緑色の光)を高エネルギーの短波長光(青色の光)に変換できる(出所:東京工業大学)

 新開発のUC固体材料は、有機ELに使われる比較的安価な材料などを用いているという。高価な材料としては白金(Pt)を使うが「微量」(東工大准教授の村上陽一氏)と説明する。今後、Ptを使わないUC固体材料についても研究する考えである。

アップコンバージョン固体材料(出所:東京工業大学)

これまでUC材は可燃性の液体であることが多く、固体化した場合でも一般に効率や光照射に対する耐久性が低かったという。今回、日産と東工大は、熱力学的に安定した固体相でありながら、自然太陽光強度の数分の1という極めて低強度な光であっても、長波長光を高い効率(理論上限値は約30%)で短波長光に変換できる材料を見いだした。

日経テック

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