次世代自然エネルギーのための高比表面積フォトニック結晶構造創製と酸化チタン形成

为下一代自然能源创建高比表面积光子晶体结构和氧化钛形成

• 批准号: 13F03803
• 负责人: 細田 奈麻絵
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03803/
• 关键词: バイオミメティクス; 蝶々の翅; フォトニック結晶; エネルギー・コンバーター装置; 水分解用光電極; チタン酸化物; ハニカム構造; ピラー構造; solar energy; photo-chemical water splitting; artificial photonic crystal structures; bioispired structure

水素は、無公害車両の動力、家の暖房、航空機などを含む多くの潜在的アプリケーションがあり、また、持続可能なエネルギー・システムの基盤においては、光起電力電気のエネルギー・キャリヤーとして期待されている。水素発生方法の一つとして、酸化チタン（TiO2）のナノ粒子からなる光触媒による水分解技術があり、この手法は環境にやさしい水素の生産を低コストでできる可能性を秘めている。本研究では、水素の生産効率の向上を目的に水分解用光電極を持ったエネルギー・コンバーター装置の開発を行っている。ここでは、広領域の光電極を実現することを目的に、蝶々の翅の微細構造をモデルに人工的なフォトニック結晶構造を金で製作し、その構造上にチタン酸化物を被覆することで広領域化の実現を試みている。本研究で提案している中空構造を製作したところ、中空構造を支えるピラー構造のサイズが大きい程、ピラーが倒れてしまい強度に問題があることが分かった。そこでハニカム構造のデザインを変更し再製作を実施中であるが、中空がところどころ塞がった状態が生じたため、製作の最適化を行い、広領域の光電極用の３次元構造の作成に成功した。

氢具有许多潜在的应用，包括为无污染的车辆，供暖房屋，飞机等提供动力，并且在可持续能源系统的基础上也可以作为光伏电力的能源载体。氢生成方法之一是由氧化钛（Tio2）纳米颗粒组成的光催化水破裂技术，该技术有可能以低成本生产环保氢。在这项研究中，我们正在开发一种具有用于水破裂的光电子的能量转换器设备，目的是提高氢的生产效率。在这里，为了实现广阔的光电电极，使用蝴蝶翅膀的精细结构作为模型来制造人造光子晶体结构，并在结构上涂有氧化钛，以实现广阔的区域。当我们制造本研究中提出的空心结构时，我们发现支持空心结构的支柱结构越大，支柱掉落的越多，导致强度问题。因此，蜂窝结构正在重新设计和重新制作，但是随着空心在某些地方被阻塞，对宽面积光电子的三维结构进行了优化，成功地创建了三维结构。

项目成果

Insect Inspired Artificial Photonic Structures

受昆虫启发的人造光子结构

• 发表时间: 2014
• 作者: Leila Basti;Jiyuji Go;Sho Okano;Kiyohito Nagai;Yuji Tanaka;HORVATH Eniko
• 通讯作者: HORVATH Eniko