水素キャリアによる太陽光エネルギー貯蔵に関する研究

• 研究課題/領域番号: 17K06322
• 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: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 豊田工業大学
• 研究代表者: 大下 祥雄 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10329849)
• 研究分担者: 高田 俊和 明治大学, 研究・知財戦略機構(生田), 研究推進員(共同研究員) (20500458) ; 町田 英明 気相成長株式会社(CVD研究部及び合成研究部), 代表取締役社長, その他 (30535670)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 太陽電池 / 水素貯蔵 / 触媒 / 太陽光発電 / 水素キャリア / ポリシラン触媒 / 水素生成 / 再生可能エネルギー / 光電変換 / エネルギー貯蔵

研究成果の概要

太陽電池を用いて水を高効率に分解し、そこで生成された水素を天然由来の水素キャリア分子に付加することにより、太陽光発電の余剰エネルギーを安全な分子の形で蓄え、必要な時にそのエネルギーをその分子から水素を取り出す形で使用するエネルギー循環システムの構築を目指した。具体的には、１）低コストで高効率に水を分解するキャリア選択型シリコン太陽電池を用いた水分解デバイスの開発、２）太陽電池による水分解で得られた水素の水素キャリアへの付加、および水素が付加された水素キャリア分子から水素を取り出すポリシラン担持金属触媒の探索、３）キャリア分子として、環境負荷の少ない天然由来分子の探索、を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脱炭素社会の実現には、再生可能エネルギーのさらなる普及が重要である。そのためには、太陽光発電などが有するエネルギー供給の不安定性の問題を解決することが必要不可欠である。本研究では、高い変効率を有する太陽電池を用いた太陽光発電の余剰電力を用いて水を分解して水素を生成し、その水素を天然由来の分子（キャリア分子）への水素添加の形で蓄え、必要に応じて添加した水素を取り出し発電するシステムの実現により上記問題の解決を目指している。本研究におけるシステムが実現すれば、再生可能エネルギーを基幹とした、一般社会での実用が可能な、安全かつ安定なエネルギー供給システム構築、さらには水素社会の構築が可能となる。