光触媒：可視光で水を分解

iouri曰く、"この記事によると， 産業技術総合研究所が，太陽光で水を水素と酸素に分解する触媒を開発したそうだ。
まだ効率はイマイチらしいが，これが実用化されたらどっかの海岸にずらっと水素工場が並んだりすることになるんだろうか?"

車載したい

[kyle (3923)]

水素エンジン車実用化の暁には、ぜひサイバーフォーミュラ [biglobe.ne.jp]開催を希望。

# V12 の 4500cc で 2298ps/23200rpm ってオイ

Re:車載したい

[hideyuki_m (3339)]

これ [bmw.co.jp]ではダメでしょうか?

Re:車載したい

[awajiya (2498)]

イケてますよね．

ロードカー用で200psぐらいなら，フォーミュラ用に最適化したら，300psは軽い．
サイバーフォーミュラで想定されてる2300psじゃ，許容するタイアが現在ないから，
意味ナシ数値ですし，300psでも，充分エキサイティングなレースになると思います．
あとは，クラッシュに対して，必要十分な安全性を持った燃料ボンベかな．


#といって，水素自体は，燃料に粘性がナイので，意外と，ガソリンより安全かも
#しれません．レース事故の火災は，液体燃料が車体にかぶって燃えることが
#危険なので，水素の場合，ボンベが壊れても，大方は発火に至らず，
#大気内に拡散しちゃうかもしれない．

#あまりにも有名な，ツェッペリン飛行船の事故でも，実際の焼死者は少ないんですよね．
#当時のフィルムを見ても，ゆっくり落ちてくる飛行船のキャビンから，ワラワラと
#乗客が飛び下りて逃げてたりしてます．質量の大きい化石燃料系の火災より対処しやすいかも．

発電所ですかね・・・

[take0m (4948)]

水を水素と酸素に分解してエネルギーとして保存して、必要なときに火力発電か、燃料電池とかですかね。

まあ、実用化にはあと100倍の効率アップって書いてありましたが、一近未来技術で終わらないことを祈ります。

Re:発電所ですかね・・・

[slime (4698)]

水素をつくる細菌 [kitasato-u.ac.jp]利用のバイオリアクターと、どっちが先に実現するか。
微生物屋さんと化学屋さんとの競争が楽しみです。

Re:発電所ですかね・・・

[hatoku (1188)]

素朴な疑問なんすが...

>実用化にはあと100倍の効率アップ

虫眼鏡とかで光あつめて照射するというのはダメダメですか?(^^;;;;

Re:発電所ですかね・・・

[take0m (4948)]

100倍の効率のシステムと、現在のシステム＋100倍の集光システムだと、同じ量の気体を発生させるために、１００＋X倍の設備が必要ですよね？なので、１つはコストの問題なんじゃないですかね。土地もただじゃないし・・・

それに、100倍に集光すると水が沸騰しないのかな？触媒の耐熱性とかも問題あるのかもしれないとか思いました。

Re:発電所ですかね・・・

[slime (4698)]

植物の場合になってしまいますが。。。
光合成に使える光は、ある特定周波数の部分だけなので、あらかじめそれ以外の光、とりわけ赤外や紫外線をフィルタでカットとか反射してから集光すれば、そこまでエネルギーは高くならないのでは。

植物の光合成も同じような問題を持っています。(光傷害)

こんな研究もあります [u-shizuoka-ken.ac.jp]が。。。
ここで「知見は皆無に近い」っていう研究やってました。昔(とほいめ

Re:発電所ですかね・・・

[awajiya (2498)]

>土地もただじゃないし・・・

ですね．してみると，やっぱ，発電所(というか，水素-酸素分解プラント)は，
洋上ですかね．今後，どんなに触媒の効率が上がっても，太陽光のエネルギ密度が
低いのはどうにもならないから，ものすごく広い面積の受光面が必要でしょうし．

天候の安定した中部大平洋あたりに，巨大なノリのイケスみたいな受光プラントを
たくさん浮かべて....とか．

太陽イケス

[kubota (64)]

むかし、通産省のサンシャイン計画で、そういう話がありませんでしたっけ? あれって、結局どうなったのでしょうか。

Re:太陽イケス

[awajiya (2498)]

>むかし、通産省のサンシャイン計画で、そういう話がありませんでしたっけ?

ははぁ．そういうのがありましたっけか．
昔の構想だとすると，太陽電池を並べて浮かべるつもりだったんでしょうかねぇ．
考えるだに凄いコストが掛かりそう(笑

ともあれ，触媒を使って，直接，光で水を分解できるとなると，受光部分は
ずいぶんとシンプルなものになりそうですよね．
浅水面のバット型容器の底に，触媒ペレットを敷き詰めるだけですもんね．
太陽電池に比べてのメリットは，このあたりなのでしょうか．
水上から見た目には，ほんとにノリのイケスに似たものになるかもなぁ．

#赤潮の被害で水素プラントが全滅．とか ＜ないない

Re:太陽イケス

[iouri (268)]

>昔の構想だとすると，太陽電池を並べて浮かべるつもりだったんでしょうかねぇ.
>考えるだに凄いコストが掛かりそう(笑

イケイケな時代でしたし^^;
太陽光を電気に変えてしまう為に海水が温まらず，周辺が寒冷化するとか，
かえって地球温暖化対策に有効とかってヨタを聞いた覚えが。

今回の場合だと，海水中の重金属が析出して環境汚染とか?

太陽電池との住み分け

[kubota (64)]

現状では効率から言うと太陽電池のほうが圧倒的に有利ですが、それが仮に将来ほぼ互角になったとして、どういうふうに住み分けるのでしょうか。

太陽電池は、エネルギーを直接電気の形で取り出します。ので、運搬は電線をひっぱるだけで済みます。ボンベに詰めてトラックで運んだり、パイプラインを作ったり、水素吸蔵合金に吸わせたりする必要がありません。それに、爆発しませんから、安全です。

ところが電気は保管に向いていないので、作ったそのときに使ってしまわないといけません。蓄電池もありますが、それでもやっぱりそのうちに減ってしまいます (というか、化学エネルギーに変換するくらいなら、最初から水素でええやん)。水素はボンベや吸蔵合金の形で保管しておくことが可能です。また、水素は化学原料としての使い道もあります。

化学原料としての利点は電気にはどうやっても太刀打ちできないもので、水の電気分解の生きていく道は第一はこれだろうと思います。あと、電気は保管が難しいというところを補うような使い方もできます。

本気で水素が大量に必要な場合には、別の方法で作ったエネルギーを消費して水素を作る、というのが妥当でしょう。

Re:太陽電池との住み分け

[redbrick (4865)]

>ところが電気は保管に向いていないので、作ったそのときに使ってしまわないといけません。
>蓄電池もありますが、それでもやっぱりそのうちに減ってしまいます

超伝導状態の導体であれば、電気抵抗値がきわめて低いので、貯蔵は実用的になりますよ。
巨大な超伝導状態のコイルに電気をそのまま貯蔵する、というプロジェクトもあったりしましたね。
ただし、有用な超伝導素材があまり見つかってない、ということがいまだに泣き所みたいですけど。
＃まぁ、これは蓄電池ではないですが。

＃化学エネルギーへの変換を行なう充電池ではやっぱり化学物質の劣化などでの
＃性能低下があるので、安全で安定な長期貯蔵というのは難しいですね。
＃・・・・長い間載ってなかったj自動車のバッテリーとか(苦笑)。

ちなみに、光合成のプロセスをよく理解すると自明なことなんですが、
光合成で発生する酸素は全て水由来で、CO2からはまったく遊離しません。
＃まぁ、光合成で生成される物質に取り込まれはするんですが。

なので、そんなに水を使い果たすのを急ぐ努力をしなくても、と、ときたま思います。

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---- redbrick

Re:太陽電池との住み分け

[von_yosukeyan (3718)]

>巨大な超伝導状態のコイルに電気をそのまま貯蔵する、というプロジェクト

スターウォーズ計画というかSDIの頃に、レールガンのエネルギー源に液体窒素を満たした巨大なプールにコイルを沈めて電力を貯めるとかって話があったんだけど、あれどうなったんでしょうか？

Re:太陽電池との住み分け(オフトピ)

[seldon (5637)]

巨大な超伝導状態のコイルに電気をそのまま貯蔵する、というプロジェクトもあったりしましたね。

プロジェクトガイア(G計画)？（違）

物理電池は？

[Digitune (119)]

> ところが電気は保管に向いていないので、作ったそのときに使ってしまわないといけません。蓄電池もありますが、それでもやっぱりそのうちに減ってしまいます (というか、化学エネルギーに変換するくらいなら、最初から水素でええやん)。

クラークの小説に出てくるような物理的な電池 (巨大なフライホイールの回転するエネルギーとして電気をたくわえる) って、まだ実用になっていないのでしょうか？

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Only Jav^Hpanese available :-)

Re:物理電池は？

[Anonymous Cowboy (6205)]

すでに実用化されています。用途としては瞬間的にでかい電力が必要な加速器やレーザー装置などのエネルギー源として。
でかいフライホイールを普通の電気でぐーるぐーるまわしておいてキュっと発電してどかんと電力を引き出すのに使います。

蓄電用途としてかんがえるならメカ的ロスが大きいのと、大きいエネルギーを蓄えるにはそれなりの寸法なり材料強度なりが必要なのが問題です。

Re:物理電池は？

[nekopon (1483)]

あー、そのサイズでよければ、昔京急の新逗子にありました。回生電力の貯蔵用として。

同時発表

[awajiya (2498)]

同じ産総研から同時発表になった，

“人工光合成システムで可視光による水の完全分解に世界で初めて成功 [aist.go.jp]”

....てのも，かなり興味深いですね．どっちがイケてるんでしょうか．

ノーベルいける？

[take0m (4948)]

量子収率が書いてますが、2段階の人工光合成システムの方が0.1%で、1段階のNiの方が0.66%ですか。現時点ではネタの方がマシみたいですね。

ところで、これって、ノーベル賞級な実験ですかね？

Re:ノーベルいける？

[newtype (4869)]

ノーベル賞も実用化されて お金にならないと
なかなか評価されないから 現段階では まだなんじゃないかなぁ。

Re:ノーベルいける？

[tiga (4391)]

この研究って、20年前にも報道があったんですが・・・実用化は、難しいみたいですね。

Re:同時発表

[kicchy (4711)]

いつか、各家庭に導入されることを考えると、
植物いじって水素光合成する植木なんかでてきたり
する光合成のほうがイケてるなぁ....
格好いいし。

未来の広告を夢想してみました

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Segway欲しいなぁ…

同時発表？

[Anonymous Coward]

というか、同じ記事でしょ。

Re:同時発表？

[awajiya (2498)]

違うでしょ．よく読みなさい．

Re:同時発表？

[Anonymous Coward]

悪かった悪かった。 「光による水の分解」という大きな括りの中の、 ２つの実験だと思っていた。

1. 一方は１段階反応で、一方は２段階反応
2. 後者はヨウ素化合物の電子担体を使う
3. もちろん素材も違う

ということですね。

素朴な疑問なんですが・・・

[atrib (5512)]

水素と酸素が発生したときに、完全に水素と酸素を分離できるんでしょうか？　ナンカ、この混合気体って普通に危なそうな気がするんですけど。

原子力発電所よりは絶対安全なんでしょうが、「原子力発電所緊急停止！」の代わりに「水素工場爆発！」が新聞のトップを飾る未来が来るのもちょっと・・・(^^;

水素工場見学中に「火気厳禁！」とかの張り紙があったら結構コワイですよね(^^;　社会見学で小学生が水素工場の見学に行く未来はくるのか？

Re:素朴な疑問なんですが・・・

[kubota (64)]

太陽エネルギーは希薄なため、工場で一極集中で作る、というふうにはならないと思います。たとえば、家庭で、電池くらいの大きさの水素吸蔵合金パックを充電 (充水素) するのに使って、燃料電池でノートパソコンの電源として使うとか。もうちょっと大き目の水素パックを使えば燃料電池自動車が走るとか。(ただし、安全対策ということでは、工場よりも家庭用のほうがずっと厳しいと思います)

太陽電池にしても、電卓 (電池交換がいらない) とか灯台 (そこまで電線をひく必要がない) とか家庭用ソーラーシステムとかの使い方はされていますが、太陽熱発電所とか太陽光発電所は結局モノにならないでしょう。それと同じことだと思います。

もし工場で大規模に水素を作るとしたら、それはエネルギー源ではなく化学工場の隣とかではないかと思います。たとえば石炭液化とか、CO2還元とか、エネルギー源ではなく物質としての水素が必要とされ、しかもその必要とする設備が大規模なものなときに限ると思います。そうすれば、化学工場が火気厳禁なのはむしろ普通でしょうね。

Re:素朴な疑問なんですが・・・

[Anonymous Coward]

日常的に水素を使っている人間から言わせてもらえば，
水素の近くで火をつかうなんてことは愚の骨頂です．
「火気厳禁！」の張り紙があったとしても至極当然のことではないかと．

また，水素と酸素の分離は難しくないはずです．

水のある惑星

[m-masa (4724)]

でのエネルギー貯蔵にむいてるのでは。同時に酸素が取れるし。
取り出した水素を燃焼させるときに酸素が必要になりますが、
現地の鉱物と反応させられれば同時にニッケル、鉄などの金属が
生成できるのでは。水素で還元できますよね？

Re:水のある惑星

[L.star (163)]

なるほど、そうなるとテラフォーミングなどにも使えそうですね。ふむふむ