人工光合成の基礎および、実用化に向けた研究動向と展望

東日本大震災と原発事故以降、再生エネルギーの新たなビジョン構築が検討されています。太陽エネルギー利用において、太陽電池や太陽熱利用、バイオマスに次ぐ第四の技術として人工光合成が注目されています。エネルギー基本計画にも水素製造技術として、光触媒などの人工光合成に関する記載がされています。人工光合成反応の中でも光触媒や光電極を用いた水分解水素製造 (ソーラー水素) は有望な技術と考えられていますが、その現状と展望についてわかりやすく解説します。如何に単純な構造で高性能化できるかがポイントです。 　当チームは可視光での光触媒水分解に世界で初めて成功しています。光触媒および光電極のどちらにおいても世界最高の太陽エネルギー変換効率を達成しております。水素と酸素の他にも過酸化水素や次亜塩素酸等の高付加価値な化合物を効率良く製造できることが分かってきており、短期間での実用化を想定しています。また低コスト水素製造技術として光触媒 – 電解ハイブリッドシステムを研究しています。それらの詳細についても説明します。

1. 背景
   1. 世界のエネルギー状況
   2. 地球温暖化と資源枯渇
2. 原理
   1. 光触媒の原理
   2. 光電極の原理
3. 人工光合成とは何か:定義、目的、意義
4. 国内外のプロジェクト動向
   1. 米国の状況
   2. 欧州やアジアの状況
   3. 日本の状況
5. 粉末光触媒による水の完全分解の歴史
   1. 紫外線
   2. 可視光
   3. その他: 炭酸ガス固定など
6. 炭酸塩などの添加効果
   1. 背景と意義
   2. 原理
   3. 最近の進展
7. 光合成機能を模倣した可視光での光触媒水分解 (Z – スキーム型)
   1. 背景と意義
   2. 原理
   3. 最近の光触媒の進展
8. レドックス媒体を用いた光触媒 – 電解ハイブリッドシステムによる低コスト水素製造
   1. 背景と意義:30円/Nm3以下の水素製造コストを目指して
   2. 原理
   3. 最近の光触媒の進展
9. 半導体光電極による有用化学品製造とその短期的実用化
   1. 背景と意義
   2. 原理
   3. 最近の光電極の進展: ニッチな分野での最短の実用化とは
10. 可視光応答性半導体の高速自動スクリーニング
11. 人工光合成の実用化のために
• 質疑応答・名刺交換