トヨタ：人工光合成で太陽光変換効率7.2％：常温常圧でギ酸合成（動画）：
Toyota:Solar conversion by artificial photosynthesis 7.2%: Formic acid:
丰田：人造光合作用的太阳能转化效率7.2％：常温常压下甲酸的合成
ーCO2の再資源化を目指す ー
豊田中央研究所
4月21日、太陽光のエネルギーを利用してCO2と水のみから、有用な物質を合成。
人工光合成：
「人工光合成」を、36cm角の実用太陽電池サイズのセルで実施した。
このクラスで世界最高となる太陽光変換効率7.2％を実現。
この成果は、エネルギー国際学術誌「Joule Vol.5,No.3,2021」に掲載された。
太陽光変換効率7.2％：
豊田中央研究所の人工光合成は、半導体と分子触媒を用いた方式、
CO2還元反応と水の酸化反応を行なう電極を組み合わせ、
常温常圧で有機物（ギ酸）を合成する技術。
2011年に原理実証：
2011年、世界初の原理実証では、太陽光変換率は0.04％だった。
2015年、1cm角サイズで、植物を大きく上まわる変換効率4.6％（当時世界最高）達成。
新セル構造と電極を開発：
豊田中央研究所は、基本原理はそのまま利用した。
太陽電池で生成した電子量と、バランスがよいサイズに電極面積を拡張した。
ギ酸合成を促進：
ギ酸合成を促進できる新しいセル構造と電極を開発した。
ギ酸合成に必要な3要素とは：
- 電子、
- 水素イオン、
- CO2を、
新しいセル構造と電極は、電極全面に3要素を、素早く、途切れず、供給できる。
その結果：
36cm角の実用サイズで、このクラスでは世界最高の、変換効率7.2％を実現。
今後の利用分野：
豊田中央研究所は、将来的に工場などから排出されるCO2を回収する。
この人工光合成で、再び資源化するシステムの実現を目指す。
Car Watch
https://car.watch.impress.co.jp/docs/news/1320520.html
A large-sized cell for solar-driven CO2 conversion with a solar-to-formate conversion efficiency of 7.2%
February 2021Joule 5(3) DOI:10.1016/j.joule.2021.01.002
Project: CO2 conversion to useful organic chemicals
Authors: Toyota Central R & D Labs., Inc
Naohiko Kato Shintaro Mizuno. Masahito Shiozawa
Abstract
Solar-driven electrochemical (EC) reduction of CO2 to fuel using photovoltaic (PV) cells
is a promising CO2 recycling technology. However, the scale-up of EC reactors lowers the solar-to-chemical conversion efficiency (ηSTC) due to the large electric resistance of the electrode catalysts and an insufficient supply of reactants.
We designed a large-sized cell to convert CO2 to formate.
It consists of five stacked electrodes (electrically parallel connected) and six series-connected single-crystalline Si PV cells (area ∼1,000 cm²).
Low-resistivity anodes loaded with IrOx and cathodes loaded with Ru complex polymer on carbon support operate without a membrane between them at a low voltage of 1.85 V.
They generate a reaction current of 6.30 A, owing to the homogeneous flow of the CO2-dissolved electrolyte to achieve a sufficient CO2 supply and a good match between the PV and EC performances.
The cell yields a conversion efficiency of 7.2% and the high production rate of 93.5 mmol/h.
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