Solar Saltwater Splitting for Hydrogen Production

次世代のエネルギー資源として注目されている水素を、恒久的に地球上に降り注ぐクリーンな太陽光エネルギーを利用して鹹水から製造すべく検討を行っている。地球上に存在するほとんどの水は海水であり、さらに太陽光が強い地域での水の確保は困難であるため、鹹水（代表例は海水、塩化物イオンを含む水）の使用が不可欠と考えられる。そこで本研究では、太陽光の有効利用の観点から可視光全域を利用できる光触媒を用い、かつ海水利用を想定した塩化物イオン共存下で水を完全分解することによって水素、酸素を量論比で発生させ、エネルギーとして水素を獲得できる技術の検討を行った。具体的には、塩化物イオン共存下での水分解では塩化物イオンと水の酸化反応が競争反応となるため、塩化物イオンでなく選択的に水を酸化し酸素を発生させる助触媒の探索、創出を試みた。令和4年度は、令和3年度見出した塩化ナトリウム（ナトリウムイオン、塩化物イオン）の影響を受けない酸化ルテニウム酸素発生助触媒を用いて酸化ルテニウム担持酸化ビスマス（RuO2/BiVO4）を作製し、犠牲剤（ヨウ素酸イオン）存在下で、塩化物イオンの有無によらず水の半反応による酸素発生量が不変であることを確認した。この酸化ルテニウム担持バナジン酸ビスマスを用いて、当研究室ですでに見出していた水を完全分解できる金担持ロジウム酸亜鉛／バナジン酸ビスマス（Au/ZnRh2O4/Au/BiVO4）を改良したAu/ZnRh2O4/Au/BiVO4/RuO2を作製して疑似海水の分解を行った。

次世代のエネルギー資源として注目されている水素を、恒久的に地球上に降り注ぐクリーンな太陽光エネルギーを利用して鹹水から製造すべく検討を行っている。地球上に存在するほとんどの水は海水であり、さらに太陽光が強い地域での水の確保は困難であるため、鹹水（代表例は海水、塩化物イオンを含む水）の使用が不可欠と考えられる。そこで本研究では、太陽光の有効利用の観点から可視光全域を利用できる光触媒を用い、かつ海水利用を想定した塩化物イオン共存下で水を完全分解することによって水素、酸素を量論比で発生させ、エネルギーとして水素を獲得できる技術の検討を行った。具体的には、塩化物イオン共存下での水分解では塩化物イオンと水の酸化反応が競争反応となるため、塩化物イオンでなく選択的に水を酸化し酸素を発生させる助触媒の探索、創出を試みた。令和4年度は、令和3年度見出した塩化ナトリウム（ナトリウムイオン、塩化物イオン）の影響を受けない酸化ルテニウム酸素発生助触媒を用いて酸化ルテニウム担持酸化ビスマス（RuO2/BiVO4）を作製し、犠牲剤（ヨウ素酸イオン）存在下で、塩化物イオンの有無によらず水の半反応による酸素発生量が不変であることを確認した。この酸化ルテニウム担持バナジン酸ビスマスを用いて、当研究室ですでに見出していた水を完全分解できる金担持ロジウム酸亜鉛／バナジン酸ビスマス（Au/ZnRh2O4/Au/BiVO4）を改良したAu/ZnRh2O4/Au/BiVO4/RuO2を作製して疑似海水の分解を行った。