NTTが350時間の連続動作が可能な人工光合成デバイスを開発：研究開発の最前線

NTTは、350時間の連続動作が可能な人工光合成デバイスを開発した。半導体光触媒と金属触媒を電極として組み合わせ、気体状態にある二酸化炭素の効率的な変換を可能とした。

[MONOist]

　NTTは2023年10月27日、350時間の連続動作が可能な人工光合成デバイスを発表した。半導体光触媒と金属触媒を電極として組み合わせ、気体状態にある二酸化炭素（CO₂）の効率的な変換を可能とした。

植物の光合成と人工光合成の比較イメージ［クリックで拡大］ 出所：NTT

　同デバイスの半導体光触媒には、窒化ガリウム（GaN）系電極を用いている。表面に酸化ニッケル（NiO）の薄膜を形成することで、水溶液との接触で生じるGaNの劣化を抑制する。NiO層の厚さは2nmで光を十分に透過するため、GaNの反応は妨げない。

　また、CO₂を還元する金属触媒は、水溶液中のプロトン（H⁺）を透過する電解質膜と繊維状金属を一体化した電極構造を採用。水溶液中に電極を浸漬させることなく、気体状態にあるCO₂を直接変換できるようにした。これにより、水溶液中に溶解させたCO₂を還元する従来の手法に比べ、CO₂変換効率を10倍以上、向上させることに成功した。

人工光合成デバイスの概略図［クリックで拡大］ 出所：NTT

実験用デバイスの写真 出所：NTT

　同デバイスに疑似太陽光を照射した実験では、連続で350時間、CO₂を一酸化炭素（CO）やギ酸（HCOOH）に変換できた。生成したCOやHCOOHから算出した単位面積当たりの累積炭素固定量は420g／m²で、スギ1本分の年間炭素固定量を超える。

光照射時間に対する炭素固定量の変化［クリックで拡大］ 出所：NTT

　今後、太陽光エネルギーによるCO₂削減技術の確立を目指し、高効率化、長寿命化を図り、屋外試験に取り組む考えだ。

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