2004 Fiscal Year Annual Research Report
水とイオウ資源を利用した太陽エネルギー変換システムの構築
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14103016
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
田路 和幸 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (10175474)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
バラチャンドラン ジャヤデワン 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助教授 (80261593)
篠田 弘造 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 講師 (10311549)
井上 千弘 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助教授 (30271878)
山崎 仲道 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (50036589)
中村 崇 東北大学, 大学院・多元物質科学研究所, 教授 (20112360)
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| Keywords | 太陽光エネルギー / 水素製造システム / ストラティファイド粒子 / 硫化水素 / イオウ化合物 / 水素 |
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| Research Abstract |
本研究は、イオウ化合物である硫化水素の光分解により太陽光エネルギーを化学エネルギーである水素に変換し、そこで反応生成物として生じるイオウを水と反応させることで再び原料となる硫化水素を生成するシステムの開発を目的としている。この硫化水素の光分解反応と生成反応を組み合わせたイオウの酸化還元反応サイクルは、結果的にイオウを中間体とした太陽エネルギーによる水からの水素製造システムを完成させることになる。
本年度は、白金などの貴金属を用いずに水素生成が可能な微粒子に着目し、本研究の構造制御技術を適用することで、その反応性の向上に成功した。これまで白金は水素生成反応の助触媒として必要不可欠であったが、白金のコストは触媒生産コストの大半を占めており、システムを大面積化する上で大きな問題点となっていた。具体的には単体で水素生成能を持つものの紫外光でしか反応性を示さない素材である硫化亜鉛に、カドミウムあるいは銅を添加することで複合硫化物微粒子を合成することで可視光応答性を付与し、さらに本研究のストラティファイド粒子調製技術を用いて粒子構造を制御し、反応性を向上させた。
硫化水素生成反応においては、イオウとアルカリ水の水熱反応における硫黄の還元反応機構を把握し、効率的な反応条件に関する知見を得るとともに、実際に調製した溶液を用いて光触媒反応実験を行い、水素の発生を確認した。また、微生物を利用した硫化水素生成反応においては、同時に発生する二酸化炭素から硫化水素のみを濃縮するため、ガス分離技術の検討を始めた。
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Research Products
(7 results)
