東京工業大學：制氫效率提高100倍！
– 太陽能轉換效率堪比光合作用 –
-實現人工光合作用的突破-
-新型染料敏化光催化劑-
東京科技：
2022 年 9 月 9 日
東京工業大學
前田和彥教授
用“陽光和光催化劑”實現“水分解制氫效率”
開發“100倍高技術”。
通過“用氧化物或聚合物覆蓋光催化劑的表面”，
成功“抑制了抑制水分解的逆反應”。
光催化性能很重要：
在利用太陽能分解水產生氫氣的技術中，
“介導反應的光催化劑的性能”是關鍵。
染料敏化光催化劑存在的問題：
Maeda 教授等人。
我們開發了一種染料敏化光催化劑，可以有效地吸收來自太陽光的可見光。
但，
“碘材料，它是一種水分解/傳輸劑，”
挑戰是“引起抑制水分解的逆反應”。
覆蓋光觸媒表面：
研究組
光催化劑的表面，
通過“用氧化鋁或聚合物覆蓋”，
發現“可以抑制阻礙水分解的反應”。
這將
太陽能轉化為氫氣的效率提高了 100 倍，達到 0.12%。
Z-方案類型的世界最高標準：
作為一種稱為Z-方案型的染料敏化光催化劑，我們達到了世界最高水平。
日本經濟新聞
https://www.nikkei.com/article/DGXZQOUC26A4D0W2A820C2000000/
染料敏化光催化劑的太陽能轉換效率顯著提高
-實現人工光合作用的突破性技術-
重點：
• 通過對染料敏化光催化劑的表面進行改性，水分解反應的效率已提高到傳統方法的約 100 倍。
• 水分解反應效率的提高是由於抑制了阻礙反應進行的逆反應。
• 實現與綠色植物光合作用相當的太陽能轉換效率
東京科技新聞 | 東京工業大學
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.