半導体光合成セルを用いた炭酸ガスの光還元による高エネルギー物質の合成

利用半导体光合作用电池光还原二氧化碳合成高能物质

• 批准号: 62603525
• 负责人: 伊藤 要
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1987
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1987 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-62603525/
• 关键词: 二酸化炭素の光電気化学還元; 二酸化炭素の電気化学還元; 半導体光電極; 一酸化炭素; メタン; P型リン化ガリウム電極; ガス拡散電極

半導体光合成セルを用いたCO_2の光電気化学還元によりメタン, 一酸化炭素などの高エネルギー物質を合成しようとするもので, 太陽エネルギーを化学エネルギーに変換, 貯蔵する方法の確立を最終目的とするものであるが, 本年度は次のような基礎研究を行った.1.半導体光電極を用いた半導体光合成セルとしては, n型半導体を光アノード, 金属電極をカソードにしたもの, 金属をアノード, P型半導体を光カソードとしたもの, n型半導体を光アノード, P型半導体を光カソードとしたものの3種類のセルが考えられる. CO_2の金属電極による電気化学的還元およびP型半導体電極による光電気化学還元を, それぞれ, カソードおよび光カソードとしたこれら光合成セルを実際に作動しうる可能性を考察した.2.Cuを被覆したグラシーカーボン(gc)電極を用いたCO_2の電解還元によるメタンの生成は温度が低い程, ファラデー効率は高くなり, 0°Cでは約60%に達した. 光電着法でCuを被覆したP-GaP電極を用いたCO_2の光電気化学還元でのメタンの生成は20°Cでは極めて少量で, 10°C, 1°Cになると1.9%, 7.4%と増大したが, その効率はかなり小さい. その原因として下地のP-GaPの影響と, 光照射による電極表面の局部的温度上昇が考えられ, これら作動条件の改善によりさらに高い効率を期待できる.3.ガス拡散電極の最も簡単なモデルとして, Au電着Au板電極を部分的に浸漬して三相界面を形成した場合には, 完全に浸漬した場合に比べて一酸化炭素生成のファラデー効率が増大し, Au電着SPE(Solid polymer electrolyte)電極ではさらに増大した. すなわち, CO_2の電解還元においてガス拡散電極の使用は還元生成物のファラデー効率に影響を与えることを明らかにした.

Photosynthesis of semiconductors: the establishment of methods for the chemical conversion and storage of CO_2 in photoelectrochemical systems, the final goal of which is to conduct basic research for the second time this year. N-type semiconductor light source, metal electrode light source, metal electrode light source, P-type semiconductor light source, n-type semiconductor light source, P-type semiconductor light source. The electrochemistry of CO_2 in metal electrode and the photochemistry of CO_2 in P-type semiconductor electrode were studied. 2. The formation temperature of CO_2 in Cu coated electrode was low and the formation rate was high. 0°C 60%. Photoelectric method: Cu coated P-GaP electrode is used in the photoelectrochemical reduction of CO_2. The formation of CO_2 is very small at 20°C, 1.9% at 10°C, 7.4% at 1°C, and the efficiency is very small. The reason for this is the influence of P-GaP on the surface of the electrode. The local temperature rise on the electrode surface under light irradiation is considered. The improvement of the operating conditions is expected to increase the efficiency. In the case of complete immersion, the efficiency of carbon formation increases compared with that of an acidified electrode, and the efficiency of Au electrodeposited SPE(Solid polymer electrolyte) electrode increases. The use of CO_2-based electrode for electrolysis and reduction of CO_2 affects the efficiency of CO_2-based products.