山形大学研究発表

山形大学工学部・有馬研究室

山形大学工学部・有馬研究室

近い将来の「水素社会」の実現を向けて

我々は山形大学工学部の研究グループです。我々は地球温暖化などの環境破壊や化石資源エネルギーの枯渇問題の解決を目的として、無限に存在する太陽エネルギーの効率的な利用について研究しており、太陽光と半導体光触媒を使って水の光分解から水素製造システムの開発を目指しています。我々は、最新技術である「ナノテクノロジー」を応用した光触媒システムを開発し、近い将来の「水素社会」の実現を向けて取り込んでいます。

光触媒による水の分解から水素製造の原理

光触媒による水の分解から水素製造の原理

光触媒による水の分解から水素製造

光触媒による水の分解からの水素製造は太陽エネルギーの直接化学エネルギーに変換する反応であり、最もクリーンな水素製造技術となる可能性を秘めています。光触媒による水素製造の原理は図に示します。水の中に分散した光触媒に光を当てると励起電子と正孔が形成されます。正孔は水と反応し酸素、励起電子は水素イオンを還元し水素ガスを形成します。しかし、光触媒の低い太陽光吸収率及び励起電子・正孔の速やかな再結合でエネルギー変換効率が低くなってしまうと問題があります。我々の研究室では光触媒のエネルギー変換効率の向上の為にナノテクノロジーを応用しています。ナノテクノロジーは、物質をナノメートルの領域において、自在に制御する技術のことであり現在最も活発な科学技術研究分野の一つになっています。我々は太陽光をより効果的に利用するために新しいブレークスルー技術としてナノテクノロジー分野で活躍しています。今回はナノテクノロジーを利用して硫化ナトリウム(CdS)光触媒による水素製造の増大について紹介します。

CdS名のコンポジットの合成法

CdSナノコンポジット光触媒の合成法 (水熱合成法)

水素製造実験

水素製造実験

水素製造実験の様子

※画像クリックでYouTubeが開きます。

実際の水素製造実験の様子を見てみましょう(動画と音声)

CdSナノコンポジットの電子顕微鏡写真(左は水を使って合成したバルク粒子、右はエチレングリコールを使って合成したナノ粒子)

バルクとナノ粒子(有機分子添加なし)の試料からの水素発生量の比較

バルクとナノ粒子(有機分子添加なし)の試料からの水素発生量の比較(ナノ粒子の試料から水素発生量は大きい事が分かります)

有機分子を添加する事でナノ粒子からの水素発生量がさらに増加

有機分子を添加する事でナノ粒子からの水素発生量がさらに増加する事が分かります

ご覧いただける資料

企業・団体情報

企業・団体名 山形大学工学部・有馬研究室
住所 山形県米沢市城南3-4-16
TEL・FAX 0238-26-3309・0238-26-3309
ホームページ http://nanoenergy-lab.yz.yamagata-u.ac.jp/ 別ウィンドウで開く
お問い合わせ arima@yz.yamagata-u.ac.jp

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