http://wiredvision.jp/news/200808/2008080123.html
2008年8月 1日Alexis Madrigal
太陽エネルギーを使って水を分離できる新しい触媒が発見された。これは、Daniel Nocera教授(化学)をはじめとするマサチューセッツ工科大学(MIT)の研究チームが7月31日(米国時間)に『Science』誌に発表したもので、この触媒を安価な光起電性の太陽電池パネルと組み合わせることで、水を利用して太陽光から作り出したエネルギーを蓄える、安価でシンプルなシステムを作り出せるという[MITのリリースはこちら]。この研究によって、Nocera教授らは、化石燃料への依存から脱却するための長い道のりを阻む、大きな障害を取り除くことに成功したのかもしれない。多くの再生可能なエネルギー源には供給が安定しないという問題点があるが、今回の発見によりその不安定さが緩和される可能性があるのだ。太陽エネルギーによる発電量は、今のところ世界中で作られる電気の1％にも満たない。この技術の広範な普及を阻んでいる大きな問題は、太陽光発電システムが、太陽の出ている間しか電気を作り出せない点にある。夜間や曇りの日に電気が必要な場合は、他の電力源を探さなければならないのだ。そのため、「電気エネルギーの保存」が長年の課題となっている。バッテリーを使えば保存は可能なのだが、サイズが大きく、コストも高すぎる。燃料は、化石燃料であろうと再生可能燃料であろうと、この点でバッテリーとは異なっている。燃料はそれ自体がエネルギー貯蔵庫の役割を果たすため、輸送や利用が簡単なのだ。石炭や石油が世界のエネルギー市場でこれほど支配的な地位を占めている理由の1つもここにある。今回のMITの研究によって、太陽エネルギーから作り出した電力を燃料に変換できるようになるかもしれない。そうなれば、化石燃料に対する競争力も増すことになる。これは、クリーン技術における画期的な発見になる可能性を秘めた発見なのだ。MITの触媒を使うと、電気分解システムを常温常圧で効率的に機能させることができる。この触媒を使った反応では、燃料電池と反対に、水が酸素と水素に分離される。そこで、標準的な燃料電池を使ってその分子を再結合させれば、酸素と水素を利用してエネルギーをオンデマンドで生成できるようになるのだ。「自宅が燃料ステーションになる。これであのろくでもない送電網は不要になる」とNocera教授は語る。「非常に興味深い発見だと思う。この分野に変革をもたらす可能性を秘めた論文の1つであることは間違いない」と、ペンシルバニア州立大学のTom Mallouk教授(化学)はコメントしている。Nocera教授が今回の論文の中で示した主要な技術進歩とは、酸素を生成する触媒をコバルトとリン酸塩から作り出したことだ。水の電気分解は、まず陽極で酸素が発生し、次に陰極で水素が発生するという、2つの半反応から構成される。Mallouk教授によれば、何十年もの間、科学者らはこの化学反応の酸素発生部分のコストを下げようと努力しているが、はかばかしい成果は上がっていないという。「燃料電池の中で、水素に関する部分では、生成分子1つにつき2つの電子しか関与しない。しかし酸素の部分では、分子1つにつき4つの電子が関与する。電気化学の原則では、関与する電子の数が多くなるほどそのプロセスが複雑になる」とMallouk教授は説明する。Nocera教授の研究は、電気分解による水の分離をこれまでより安価でシンプルにした点で画期的だということも、特に重要だ。これまでも、高価な機械を使えば同様の分解は可能だったが、イリジウム合金か、珍しいタイプのナノ粒子を使うしかなかった。新しい触媒が画期的なのは、一般的な原料から作られているうえ、常温常圧で機能させられるからだ。水を加熱や加圧する必要がないため、プロセス全体を実行するのに必要なエネルギーとコストは従来よりはるかに小さいという。家庭用の標準的な太陽電池パネルで一世帯に必要な量の水素をすべて生成し、こうしたパネルを実用的な電気供給源に変える可能性を秘めている。ただし、たとえば触媒にプラチナを使うので、コスト的に効率的かどうかはまだわからない。ベンチャーキャピタルMohr-Davidow社で環境技術投資を専門にするErik Straser氏によると、「常温常圧で可能というのは革新的だが、この技術が経済的に推進可能かどうかについては、検討できる数値がない」という。Nocera教授によれば、同氏の研究は特許申請中で、Bob Metcalfe氏が経営するベンチャーキャピタルPolaris社が投資している。2年以内にモジュールデザインを作成する予定という。ほかの科学者たちも、水素を生産する安価な触媒の研究に取り組んでいる。例えば『Science』の同じ号には、炭素ベースの触媒についてのBjorn Winther-Jensen氏による研究も掲載されている。[ナノ物質を触媒として、水を水素と酸素に分解する研究についての日本語版記事はこちら。太陽光を利用して二酸化炭素からメタノールやガソリン等の燃料を生成するサンディア国立研究所の研究についての日本語版記事はこちら。なお、この翻訳は抄訳です][日本語版：ガリレオ-佐藤 卓／合原弘子]
WIRED NEWS 原文(English)
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