ソーラーレーザーと触媒によるCO_2のメタノール転換に関する基礎研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452429
• Research Institution: MIYAZAKI UNIVERSITY
• Principal Investigator: 和田 一洋 宮崎大学, 工学部, 教授 (50025996)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山中 正宣 大阪大学, レーザー核融合研究センター, 助教授 (10029118)
• Keywords: ソーラーレーザー / 太陽電池 / 半導体レーザー / 光触媒 / 二酸化炭素 / メタノール転換

Research Abstract

本研究は、(1)ソーラーレーザーの開発、(2)触媒の特性測定、(3)光によりCO_2転換反応の素過程研究などが柱になる。(1)ソラ-レーザーについては、(a)太陽電池による半導体レーザーの直接発振特性から、最大太陽光照度のほぼ1/4でレーザー光強度が飽和に達することを明らかにし、太陽電池の発電能力が太陽光照度に関して飽和する点に改良の余地のあることを示した。(b)上記ソーラーレーザーシステムに蓄電池を組み込み、昼夜にまたがる連続発振が達成できた。(c)ソーラーレーザーの波長変換に関しては、エルビウムを添加したファイバーに近赤外の半導体レーザー光を注入して緑色光への変換を確認したが、変換効率の測定にまでは至らなかった。(d)レーザー光の大出力化には、個々のレーザー光をファイバーで集める方法と、半導体レーザーをアレイに組む方法とがあるが、人工光合成用には、後者のアレイに組む方が実際的であることが分かった。(2)触媒については、従来からCO_2の転換用として用いられているFe_2O_3やCuO、光触媒としてのTiO_2、各種ゼオライト、希土類元素などについて(a)紫外・可視・赤外域の吸収スペクトル測定と、(b)CO_2およびH_2Oの吸着・脱離特性を調べた。その結果、光吸収の点ではFe_2O_3が、また、ガスの吸着・脱離特性ではゼオライトが優れていることが判明した。そのほか、メタノールへの転換効率の高い光触媒として湿った酸化銅Cu_2O・xH_2Oが新たに見つかった。(3)については、反応の素過程と追跡しやすいマトリクス試料に関する基礎研究として、吸光度測定技術を確立し、CO_2のマトリクス試料の紫外から赤外までのスペクトルを測定した。今後は、ソーラーレーザー技術の熟成と、複合触媒の開発、マトリクス試料を用いたCO_2に関する光反応の素過程研究などが重要となる。

Research Products

• [Publications] 和田一洋: "太陽電池と半導体レーザーによるソーラーレーザーの発振" レーザー研究. 23・3. 244-248 (1995)
• [Publications] 和田一洋: "レーザー干渉法によるマトリクス試料の厚さと吸光係数測定" レーザー研究. 23・8. 667-675 (1995)
• [Publications] 綱脇恵章: "TEA CO_2レーザー発振の単一モード化" レーザー研究. 23・8. 684-689 (1995)
• [Publications] H.Kiriyama: "High-Sensitivity Two-Dimensional Observation of Thermal Birefringence Compensution in Laser-Diode Pumped Nd : Glass Laser Rods" Optical Review. 3・1. 14-16 (1996)
• [Publications] 桐山博光: "熱複屈折補償型LD励起Nd:ガラスレーザーの開発研究" 信学技報. LQE96-4. 19-23 (1996)
• [Publications] 桐山博光: "LD励起固体レーザー材料における2次元熱複屈折分布測定とその補償" レーザー研究. 24・3. 343-352 (1996)
• [Publications] 山中正宣(分担): "図解 光デバイス辞典" オプトロニクス社, 332 (1996)