Fabrication of nickel oxy-hydroxide using a solar-driven artificial photosynthesis

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H07397
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 井口 翔之 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (20803878)
• Project Period (FY): 2017-08-25 – 2019-03-31
• Keywords: 人工光合成 / 光電極 / 有用化学品 / 海水 / 次亜塩素酸 / 次亜臭素酸 / オキシ水酸化ニッケル

Outline of Annual Research Achievements

本課題は、人工光合成反応により太陽光をエネルギー源として製造した次亜塩素酸等を用いて、有用な酸化剤であるオキシ水酸化ニッケルを生成し、太陽光エネルギーを化学エネルギーに変換して比較的安定な形で蓄積するための、基礎技術開発を行うものである。太陽光エネルギーの有効利用方法について、様々なアプローチで盛んに研究が進められているが、得られた化学エネルギーを安定に貯蔵することが大きな課題となっている。
本年度の研究では、光電気化学的な人工光合成による次亜塩素酸および次亜臭素酸の生成効率を向上させるため、光電気化学セルの改良に取り組んだ。カソードとしてガス拡散層を有するPt/C電極を使用し、これまでの2室型から1室型に変更したところ、ノーバイアス（外部印加電圧なし）条件における次亜塩素酸や次亜臭素酸の生成量が大幅に増加することを見出した。また、同様の光電気化学セルを用い、電解液として海水（人工海水）を用いてたところ、光アノードに太陽光を照射するだけで次亜塩素酸や次亜臭素酸が生成することが分かった。
これらの知見をもとに、1室型の光電気化学セルを用いて、電解液にNi2+を添加して光アノードに太陽光を照射し、Ni2+をNiOOHへ酸化することを試みた。カソードに電解析出されたNi種は電解液中の塩化物イオンの有無によって変化し、光アノードで塩化物イオンから生成した次亜塩素酸により、Ni2+がNi3+に酸化され、カソードにNiOOHとして析出したと考えられる。このようにして作成したNiOOH電極は、水や尿素の電解酸化に活性を示し、Ni(OH)2よりも高い性能を示すアノードとして機能することを見出した。しかし、NiOOHの定量的な分析には至らなかった。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。