水と空気と光だけで有機燃料を製造できる「人工光合成」パネルが開発される。集積回路がギ酸を生成!?

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reference: sciencedaily

この研究内容はイギリス、ケンブリッジ大学のQian Wang氏らによってまとめられ、8月24日に学術雑誌「Nature energy」に掲載されました。

Molecularly engineered photocatalyst sheet for scalable solar formate production from carbon dioxide and water
https://www.nature.com/articles/s41560-020-0678-6

水と空気と光だけで有機燃料を作り出す人工光合成が実現しました

太陽エネルギーを利用して二酸化炭素(CO2)を化学燃料に変換することは、大気中のCO2の増加を抑制するだけでなく、化石燃料への依存度を下げることができます。

さらに今回の研究で開発された光触媒は簡易な方法で作れるため、大規模な生産に向いているとのこと。

どんな仕組みでCO2を水と光だけで有機化合物に変換しているのでしょうか?

集積回路が行う人工光合成

Credit:nature energy

植物の行う光合成は、光のエネルギーを使って水(H2O)から電子を引き抜くことからはじまります。

引き抜かれた電子は電流をつくりだし、葉緑体の中の回路(電子伝達系)を移動しながら有機物(糖)を作るエネルギー源となります。

新たに開発された人工光合成パネルも同じように、光のエネルギーを使って水(H2O)から電子を引き抜くように設計されていますが、葉緑体内部の回路の代わりに、一種の集積回路が使われています。

この集積回路は、コバルトベースの伝導性の光吸収体を幾重にも重ねることで作られており、自然な光合成は糖を作る一方で、人工光合成パネルの内部の集積回路は「ギ酸」を集中的に作ります

ギ酸はアリの体に含まれていることで有名ですが、化学的に様々な有機燃料に変換可能です。

またギ酸は水素源として単体でも燃料電池に使用することが可能であり、この水素源としての役割は「ギ酸燃料電池」を動かす原理になっています。

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