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H2O2。科学者たちはなんとか海水を使って燃料を生産することができました

H2O2。科学者たちはなんとか海水を使って燃料を生産することができました

これは、H2O2を燃料電池で使用できるように十分に高い効率を達成するH2O2製造の最初の光触媒法です。

大阪大学の福住俊一が率いる研究者たちは、ネイチャーコミュニケーションズの最近の号で、光触媒過酸化水素の新しい製造方法に関する論文を発表しました。

「地球上で最も豊富な資源である海水は、H2O2である太陽燃料を生産するために使用されます」と福住氏はPhys.orgに語った。

今日ほとんどの燃料電池が使用しているように、水素ガス(H2)の代わりに液体H2O2を使用する最大の利点は、液体の形態を高密度で保管するのがはるかに簡単なことです。通常、H2ガスは高度に圧縮するか、場合によっては極低温で液体状態に冷却する必要があります。対照的に、液体H2O2は、はるかに簡単かつ安全に高密度で保管および輸送できます。

問題は、これまで、液体H2O2を生成する効率的な光触媒法がなかったことです。太陽光を使わないH2O2を生成する方法はいくつかありますが、エネルギーを必要とするため、エネルギーを生成することを目的とした方法での使用には実用的ではありません。

新しい研究では、研究者たちは新しい光電気化学電池を開発しました。これは基本的にH2O2を生成する太陽電池です。太陽光が光触媒を照らすと、光子を吸収し、そのエネルギーを利用して化学反応(海水の酸化とO2の還元)を開始し、最終的にH2O2を生成します。

セルを24時間照射した後、海水中のH2O2濃度は約48 mMに達しました。これは、以前に記録された純水中の約2mMの値よりもはるかに高い値です。この大きな違いの理由は、海水中の負に帯電した塩素が主に光触媒活性の増強に関与しているためです。

全体として、システムの総太陽光発電効率は0.28%です。 (海水からのH2O2の光触媒生成の効率は0.55%で、燃料電池の効率は50%です)。

総効率は、スイッチグラスバイオ燃料(0.2%)など、他のいくつかの太陽エネルギー源の効率と比べて遜色ありませんが、それでも従来の太陽電池の効率よりはるかに低くなっています。研究者たちは、将来、光電気化学電池でより良い材料を使用することで効率が向上することを期待しており、製造コストを削減する方法を見つけることも計画しています。

「将来的には、海水からH2O2を大量生産するための低コストの方法の開発に取り組む予定です」と福住氏は語った。 「これは、H2(主に天然ガスから)とO2の現在の高コストのH2O2生産に取って代わることができます。」

ヨーロッパプレス


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