パナソニックの「人工光合成システム」 メタン生成した実験装置を初公開~エコプロ2013で大注目の未来を拓く環境技術!

PR TIMES / 2013年12月17日 20時19分

エコプロダクツ2013の展示やセミナーは連日人だかりの大盛況。窒化物半導体を光電極として用い、植物並みのエネルギー変換効率を実現した環境技術「人工光合成システム」とは?



パナソニック株式会社は、太陽光のみで二酸化炭素と水から有機物を生成する「人工光合成システム」を、2013年12月12日から14日まで開催されたエコプロダクツ2013で初公開しました。この技術は、二酸化炭素を資源化し、循環型エネルギー社会の実現を大きく前進させるものです。窒化物半導体を光電極として用い、天然ガスの成分であるメタン生成を実現した「人工光合成システム」展示コーナーやセミナーは、連日の大人気となりました。


■人工光合成とは?~未知の領域への挑戦


植物の光合成は、

1. 明反応:太陽光のエネルギーで水を分解して水素イオンと電子と酸素を生成
2. 暗反応:明反応で得られた電子と水素イオンを用いて二酸化炭素からグルコースなどの糖類などを生成
という2つの反応から成り立ちます。これらの反応を人為的に再現した技術が「人工光合成」です。地球温暖化の原因と考えられている二酸化炭素を吸収するとともに、その二酸化炭素から燃料をつくり出す技術として、世界中から多くの注目を集めています。

大学などで取り組まれている研究の多くは、有機錯体(有機物系の配位子に金属の原子が結合した構造を持つ化合物)を用いて植物の光合成のメカニズムを模すというアプローチで進められており、注目すべき成果が報告されています。しかし、有機錯体は特定の波長の光にしか反応しないため、幅広い波長の光で構成される太陽光を十分に活用できないなどの欠点がありました。

一方、パナソニックのR&D本部 先端技術研究所が開発した人工光合成システムは、
・光電極に窒化物半導体を採用。光により励起された電子を二酸化炭素の還元に必要なエネルギー状態にまで一気に高めることに初めて成功。

・還元電極に電子が伝わりやすい金属の触媒を用いることで二酸化炭素の反応を促進。電気的な損失が少ないため、反応速度が高速化されるとともに、金属の種類を変えれば有機物を選択的に生成することが可能。

という特長を持っており、“反応に用いる電極を全て無機材料のみで構成するシンプルかつ高効率なシステム”である、という点が、パナソニックの独自技術なのです。


■開発の軌跡~専門領域の隙間に解あり

先端技術研究所での環境テーマといえば、省エネ技術や、太陽電池・燃料電池といった電気に関連する技術開発が主。しかし、もう一歩踏み込んで「二酸化炭素の増加=化石燃料の消費・枯渇」という観点から取り組もうと考えたプロジェクトメンバーは、今まで着手されていなかった二酸化炭素の還元で化学原料やアルコールなどの世の中に役立つ有機物をつくり出すという新たな目標を掲げました。電気という専門分野外の領域で自らのコア技術を生かしながら新たな技術を創造する挑戦が、2009年スタートしました。

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