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二段階励起型半導体電極による高効率太陽光水分解

研究課題

研究課題/領域番号 15K05602
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 エネルギー関連化学
研究機関県立広島大学 (2016-2019)
愛知工科大学 (2015)

研究代表者

大竹 才人  県立広島大学, 生物資源科学部, 教授 (30437355)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2015年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード太陽光水分解 / 半導体電極 / 二段階励起機構 / 表面修飾 / Semiconductor Electrode / Silicon / Hydrogen Termination / Oxidization / In-Situ ATR-FTIR / 機能表面 / シリコン / 4-シアノフェノール / エーロゾルOT / 単分子膜 / 光電気化学 / 機能材料
研究成果の概要

太陽光エネルギーを利用した水分解で得られる水素は、化石燃料の代替エネルギーとして注目されている。これは、まず水の酸化分解で酸素を生成させて、その際に生じる電子を利用してプロトンの還元により水素が得られる。我々は、水分解におけるO2発生電極において半導体電極の作製を試みた。 電極は半導体を利用した半導体電極として、水光分解において高い光酸化特性を得た。 特に電極表面に様々な修飾をすることで、優れた特性が得られることが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

光エネルギー変換は、その効率の低さが最大の課題である。その中でも水素製造の分野では光触媒を用いた研究が盛んに行われているが、変換効率が低いために実用化へは程遠いのが現状である。最近の取り組みでは植物の光合成に倣った二段階励起機構による光触媒研究が盛んであり、今後もその進展が期待されている。本研究では同じく二段階励起機構を利用した高効率化を狙っているが、光触媒微粉末を水に分散させた系ではなくて、電極を使ったシステムであることが大きな特徴である。これにより、光電気化学系におけるzスキーム型電極の取り組みは、太陽光水分解の研究領域において今後に大きな影響を与える。

報告書

(6件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2017 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] In Situ Imposing Bias ATR-FTIR Observation at Hydrogen Terminated Si(111) Electrode Surface-Modified with Adsorbed Monolayer2019

    • 著者名/発表者名
      Ohtake Toshihito and Iijima Ken-ichiro
    • 雑誌名

      Journal of Surface Engineered Materials and Advanced Technology

      巻: 9 ページ: 29-37

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Surface oxide protection of Si(111) in solution by the surfactant molecules2017

    • 著者名/発表者名
      Toshihito Ohtake and Ken-ichiro Iijima
    • 雑誌名

      Journal of Surface Engineered Materials and Advanced Technology

      巻: 7 号: 04 ページ: 61-68

    • DOI

      10.4236/jsemat.2017.74006

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hydrogen generation by solar water splitting2017

    • 著者名/発表者名
      Toshihito Ohtake
    • 雑誌名

      Journal of Life and Environmental Science

      巻: 9 ページ: 64-65

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of methyl, ester and carbonyl terminated n-Si(111) electrode for photo-electrochemical cell2015

    • 著者名/発表者名
      Toshihito Ohtake and Ken-ichiro Iijima
    • 雑誌名

      Proceedings of First International Conference on Science Engineering & Environment

      巻: 1 ページ: 231-235

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Observation of adsorbed surfactant molecules and organic molecules on hydrogen terminated Si(111) surface by in-situ ATR-FTIR2017

    • 著者名/発表者名
      Toshihito Ohtake and Ken-ichiro Iijima
    • 学会等名
      2017 International Conference on Artificial Photosynthesis
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2017-03-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of methyl, ester and carbonyl terminated n-Si(111) electrode for photo-electrochemical cell2015

    • 著者名/発表者名
      Toshihito Ohtake and Ken-ichiro Iijima
    • 学会等名
      First International Conference on Science Engineering & Environment (SEE-Mie2015)
    • 発表場所
      Mie, Japan
    • 年月日
      2015-11-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-01-27  

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