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理研、太陽光から水素への変換効率、15.3%を実現

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理化学研究所と東京大学の研究チームは、太陽光エネルギーを水素として貯蔵する安価で簡便なシステムを構築し、エネルギー変換効率15.3%を達成したと発表した。同研究チームのメンバーは、同研究所の社会知創成事業イノベーション推進センター中村特別研究室の中村振一郎特別招聘研究員と、同大学の特任教授である藤井克司客員研究員ら。

水の電気分解は、電気エネルギーを用いて水を水素と酸素に分離する。しかし、工業的に水分解を行う場合には、エネルギー効率が良くなるような「電気化学セル」の構造を使い、その場合、電解質として溶液ではなく導電性ポリマーを用いる。導電性ポリマーを用いることで、酸化・還元反応で生成した物質が混ざらず、かつ元の物質に戻ることがなくなる。

理論的には、1.23Vの電圧を掛けることで、水の電気分解が起こり、電流が流れ始めるが、実際には、電気化学セル内にさまざまな電気抵抗がありエネルギーロスが生じるため、1.48Vの電圧が必要となる。

つまり、水の電気分解には約1.5V以上の電圧が必要だが、最も一般的なシリコン太陽電池は、電池1つの最大出力電圧が0.6から0.7Vしかない。したがって、1つの太陽電池で水の電気分解を行うには、エネルギーが不足する。同研究チームは太陽電池の直列接続を行い、水の電気分解可能な電圧まで電圧を高め、もっともエネルギーロスの少ない接続方法について検討した。

(※全文:1,229文字 画像:あり 参考リンク:あり)

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