2017 Fiscal Year Research-status Report
Construction of photocatalysis system to be able to convert solar energy to hydrogen and electricity
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17K14528
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Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
Principal Investigator |
三石 雄悟 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (70645879)
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Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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Keywords | 光触媒 / 太陽光エネルギー変換 / 水素 / 貯蔵電力 / レドックス媒体 |
Outline of Annual Research Achievements |
光触媒による水分解反応は、太陽の光エネルギーから水素エネルギーを獲得する手段として広く研究されている。本事業では、新規な太陽エネルギー変換貯蔵システムとして、貯蔵電力を同時獲得可能な水分解反応系の構築を目指した取り組みを行う。 2017年度は、候補レドックスとして例示したコバルトビピリジン錯体およびバナジウムイオンを用い、レドックスフロー電池の原理で実際に電力の取り出しが可能か評価した。さらにその充電反応に相当する光触媒反応を進行させる光触媒材料の開発を行った。 レドックスフロー電池の放電反応を評価した結果、両極にカーボンフェルトを用いることで効率よく放電反応が進行した。取り出せる電力はpH2.1程度で最大となった。 続いて、この電池の充電反応に相当する2種類のレドックス反応を光触媒反応で進行できるか評価した。Ru/SrTiO3:Rhを光触媒として用いることで、バナジウムイオンが(Ⅳ)価から(V)価へ100%酸化されるまで効率よく進行し同時に水素が生成した。一方、BiVO4を用いたコバルトビピリジン錯体水溶液からの酸素生成を評価した結果、中性からアルカリ性条件下では酸素が効率よく生成したのに対し、酸性条件下ではわずかな酸素しか発生しなかった。そこで、様々な助触媒の導入効果を評価した結果、Pdを助触媒として担持することで、酸素生成速度が著しく向上した。以上の結果から、例示したレドックスを用いることで、貯蔵電力を同時獲得可能な新規水分解反応系の構築が可能であることを実証した。 2017年度は同時に、本提案手法に利用可能なレドックス媒体および光触媒材料の種類が少ないという課題に対しても取り組みを行った。その結果、LaFeO3という材料が水素生成光触媒として機能すること、およびフェロシアン酸カリウム水溶液をレドックスとして利用可能なこと等を明らかにした。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2017年度は、おおむね研究計画書の予定通りに研究を進められており、貯蔵電力を同時獲得可能な新規水分解反応系の構築が可能であることを実証するところまでたどり着いた。さらに、候補となるレドックスや水素生成用の光触媒の候補が限られている点に関しても、新規材料の適用が可能であることを明らかにした。これらの結果が得られていることから、おおむね順調に進展しているとした。
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Strategy for Future Research Activity |
2017年度には、提案手法がうまく機能することを実証できた。これより2018年度以降は、本提案手法を運用するうえでより理想的な高濃度レドックス条件下での光触媒性能の評価を行う。性能の改善が必要な場合には、その条件に適した材料の改質手法を開発することを目指す。また、候補となるレドックスや水素生成用の光触媒の候補が限られている点に関しても、引き続き、新規材料の開発を進めていく。
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Causes of Carryover |
(理由) ほぼ予定通りに使用したが、1000円程度次年度への繰り越し金が生じた。 (使用計画) 消耗品の購入に使用する。
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Research Products
(4 results)