光とナノミストを利用した連続水素生産装置の開発

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本研究は、薄膜光触媒の製作、ミストの発生、藻類からの糖生産から成り立っており、これらを統合して連続型の水素生産装置を開発する。令和４年度は、令和３年度に引き続き、それぞれの担当で基礎的な研究を行なった。薄膜光触媒の製作に関しては、光触媒である酸化チタンをガラス基板上に成膜し、その後の白金助触媒の最適担持条件の検討を昨年度に引き続き行った。その結果、最大量の水素を生産するための各種条件（白金溶液の濃度、犠牲試薬の濃度、光照射時間、照射強度、用いる酸化チタン薄膜の面積）を明らかにした。ミストを用いた水素生産に関しては、白金担持光触媒を組み込んだ反応装置を作成して、水素生産のための犠牲試薬をミストとして供給して水素生産を行った。その結果、通常の溶液条件下での水素生産方法と比較して、マイクロミスト装置を用いて水素生産を行った方が、同じ反応時間において水素生産量に優位性が認められた。ナノミストに関しては、化学反応を起こすために、ナノミストの濃度を上げる必要が分かった。また、比較対象のための白金担持光触媒を組み込んだマイクロリアクター中での水素生産も行い、水素生産の最適条件を明らかにした。藻類からの糖生産に関しては、光触媒による水素生産に必要なマルトースを分泌する藻類を培養するための条件の検討を行った。その結果、pHをクエン酸を用いて調整すると、クエン酸の低濃度領域で光合成効率が向上することが分かった。また、明暗条件より明条件で培養した方が糖の生産量が多い結果となった。