TI Tech:水素製造効率が100倍に！
production d’hydro a multipliée par 100!
Wasserstoffproduktion um 100-fache!
Hydro production efficiency increased 100 times!
制氫效率提高100倍！
ー光合成並みの太陽光エネルギー変換効率ー
ー人工光合成実現に向けたブレイクスルーー
ー色素増感型の新しい光触媒ー
東工大：
2022年9月9日
東京工業大学
前田和彦教授「太陽光と光触媒」で「水分解による水素製造効率」を、
「100倍に高める技術」を開発した。
- 「光触媒の表面を酸化物や高分子で覆うこと」で、
- 「水分解を阻害する逆反応の抑制」に成功した。
光触媒性能が重要：
太陽光のエネルギーで水分解し水素を作る技術では、
「反応を媒介する光触媒の性能」がカギを握る。
色素増感型光触媒の問題点：
前田教授らは、
太陽光の可視光を、効率よく吸収する色素増感型光触媒を開発してきた。
しかし、
「水分解・伝達剤であるヨウ素材料」が、
「水分解を阻害する逆反応を起こす」が課題だった。
光触媒の表面を覆う：
研究グループは
光触媒の表面を、
「酸化アルミニウムや高分子（ポリマー）で覆うこと」で、
「水分解をさまたげる反応を抑えられること」を見いだした。
これにより、
太陽光エネルギーの水素変換る効率を、100倍の0.12%に高められた。
Zスキーム型で世界最高水準：
Zスキーム型と呼ぶ色素増感型光触媒として、世界最高水準を実現した。
日本経済新聞
https://www.nikkei.com/article/DGXZQOUC26A4D0W2A820C2000000/
色素増感型光触媒の太陽光エネルギー変換効率を大幅向上
ー人工光合成実現に向けたブレイクスルー技術ー
要点：
• 色素増感型光触媒を表面修飾することで、水分解反応の効率を従来の約100倍に向上
• 水分解反応効率の向上は、反応進行を阻害する逆反応を抑制したことに起因
• 緑色植物の光合成並みの太陽光エネルギー変換効率を実現
東工大ニュース | 東京工業大学
https://www.titech.ac.jp/news/2022/064654
Tokyo Institute of Technology : L’efficacité de la production d’hydrogène a été multipliée par 100 !
– Efficacité de conversion de l’énergie solaire comparable à celle de la photosynthèse –
-Percée pour la réalisation de la photosynthèse artificielle-
-Nouveau photocatalyseur sensibilisé aux colorants-
Tokyotech :
9 septembre 2022
Institut de technologie de Tokyo
Professeur Kazuhiko Maeda
“Efficacité de la production d’hydrogène par fractionnement de l’eau” avec “lumière du soleil et photocatalyseur”
Développé “une technologie 100 fois supérieure”.
En « recouvrant la surface du photocatalyseur d’oxyde ou de polymère »,
A réussi à “supprimer la réaction inverse qui inhibe la séparation de l’eau”.
Les performances photocatalytiques sont importantes :
Dans la technologie de fractionnement de l’eau avec l’énergie solaire pour produire de l’hydrogène,
“La performance du photocatalyseur qui médiatise la réaction” détient la clé.
Problèmes de photocatalyseur sensibilisé aux colorants :
Professeur Maeda et al.
Nous avons développé un photocatalyseur sensibilisé par un colorant qui absorbe efficacement la lumière visible du soleil.
mais,
“Matière d’iode, qui est un agent de séparation/transmission de l’eau,”
Le défi consistait à “provoquer une réaction inverse qui inhibe la séparation de l’eau”.
Couvrir la surface du photocatalyseur :
Le groupe de recherche
la surface du photocatalyseur,
En « recouvrant d’oxyde d’aluminium ou de polymère »,
Il a été constaté que “la réaction qui empêche la séparation de l’eau peut être supprimée”.
Cette volonté
L’efficacité de la conversion de l’énergie solaire en hydrogène a été multipliée par 100 pour atteindre 0,12 %.
La norme la plus élevée au monde pour le type de schéma Z :
En tant que photocatalyseur sensibilisé par un colorant appelé type Z-scheme, nous avons atteint le plus haut niveau au monde.
Nihon Keizai Shimbun
Amélioration significative de l’efficacité de conversion de l’énergie solaire du photocatalyseur sensibilisé par un colorant
-Technologie révolutionnaire pour la réalisation de la photosynthèse artificielle-
Jusqu’au point:
• En modifiant la surface du photocatalyseur sensibilisé par un colorant, l’efficacité de la réaction de séparation de l’eau a été améliorée jusqu’à environ 100 fois celle des méthodes conventionnelles.
• L’amélioration de l’efficacité de la réaction de séparation de l’eau est due à la suppression de la réaction inverse qui inhibe la progression de la réaction.
• Atteindre une efficacité de conversion de l’énergie solaire comparable à la photosynthèse des plantes vertes
Actualités de Tokyo Tech | Institut de technologie de Tokyo
Tokyo Institute of Technology: Effizienz der Wasserstoffproduktion um das 100-fache gesteigert!
– Wirkungsgrad der Sonnenenergieumwandlung vergleichbar mit dem der Photosynthese –
-Durchbruch zur Realisierung künstlicher Photosynthese-
-Neuer farbstoffsensibilisierter Photokatalysator-
Tokio Tech:
9. September 2022
Technisches Institut Tokio
Professor Kazuhiko Maeda
„Effizienz der Wasserstofferzeugung durch Wasserspaltung“ mit „Sonnenlicht und Photokatalysator“
„100 mal höhere Technologie“ entwickelt.
Durch “Bedecken der Oberfläche des Photokatalysators mit Oxid oder Polymer”,
Es gelang ihm, „die Rückreaktion zu unterdrücken, die die Wasserspaltung hemmt“.
Photokatalytische Leistung ist wichtig:
In der Technologie der Wasserspaltung mit Sonnenenergie zur Herstellung von Wasserstoff,
“Die Leistung des Photokatalysators, der die Reaktion vermittelt”, ist der Schlüssel.
Probleme farbstoffsensibilisierter Photokatalysatoren:
Professor Maeda et al.
Wir haben einen farbstoffsensibilisierten Photokatalysator entwickelt, der sichtbares Licht aus Sonnenlicht effizient absorbiert.
aber,
“Jodmaterial, das ein Wasser spaltendes/übertragendes Mittel ist”,
Die Herausforderung bestand darin, „eine Rückreaktion hervorzurufen, die die Wasserspaltung hemmt“.
Bedecken Sie die Oberfläche des Photokatalysators:
Die Forschungsgruppe
die Oberfläche des Photokatalysators,
Durch „Überziehen mit Aluminiumoxid oder Polymer“,
Es wurde festgestellt, dass “die Reaktion, die die Wasserspaltung behindert, unterdrückt werden kann”.
Dieser Wille
Der Wirkungsgrad der Umwandlung von Sonnenenergie in Wasserstoff wurde um das 100-fache auf 0,12 % gesteigert.
Weltweit höchster Standard für Z-Schema-Typ:
Als farbstoffsensibilisierter Photokatalysator vom Z-Schema-Typ haben wir das weltweit höchste Niveau erreicht.
Nihon Keizai Shimbun
Signifikante Verbesserung der Umwandlungseffizienz von Sonnenenergie durch farbstoffsensibilisierte Photokatalysatoren
-Durchbruchtechnologie zur Realisierung künstlicher Photosynthese-
Auf den Punkt:
• Durch Modifikation der Oberfläche des farbstoffsensibilisierten Photokatalysators wurde die Effizienz der Wasserspaltungsreaktion auf etwa das 100-fache gegenüber herkömmlichen Methoden verbessert.
• Die Verbesserung der Effizienz der Wasserspaltungsreaktion ist auf die Unterdrückung der Rückreaktion zurückzuführen, die das Fortschreiten der Reaktion hemmt.
• Erreichen einer Umwandlungseffizienz von Solarenergie, vergleichbar mit der Photosynthese grüner Pflanzen
Tokyo Tech News | Tokyo Institute of Technology
Surface-modified, dye-sensitized niobate nanosheets enabling an efficient solar-driven Z-scheme for overall water splitting
Science Advances
Abstract
While dye-sensitized metal oxides
are good candidates as H2 evolution photocatalysts for solar-driven Z-scheme water splitting,
their solar-to-hydrogen (STH) energy conversion efficiencies remain low because of uncontrolled charge recombination reactions.
Here, we show that modification of Ru dye–sensitized, Pt-intercalated HCa2Nb3O10 nanosheets (Ru/Pt/HCa2Nb3O10)
with both amorphous Al2O3 and poly(styrenesulfonate) (PSS)
improves the STH efficiency of Z-scheme overall water splitting by a factor of ~100,
when the nanosheets are used in combination with a WO3-based O2 evolution photocatalyst and an I3−/I− redox mediator,
relative to an analogous system that uses unmodified Ru/Pt/HCa2Nb3O10.
By using the optimized photocatalyst, PSS/Ru/Al2O3/Pt/HCa2Nb3O10,
a maximum STH of 0.12% and an apparent quantum yield of 4.1% at 420 nm were obtained,
by far the highest among dye-sensitized water splitting systems and comparable to conventional semiconductor-based suspended particulate photocatalyst systems.