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～太陽光で水素を発生 －半導体を使った新しいエネルギー創出技術－～
シリコンカーバイドの太陽光吸収を利用した水素生成
| 研究分野分類: 4402 結晶工学 産業分類: 化学工業，ガス業 |
| キーワード：結晶，半導体，エネルギー変換，電気化学，光触媒 |
| 総合理工 |
| 応用物理学 |
| 加藤正史（機能工学専攻） |
| 研究概要 シリコンカーバイド（SiC)は化学的に安定な半導体材料であるため、太陽エネルギーからの水素生成における光電極として用いることができます。我々はSiCによる光吸収を高める技術を開発することで、高い効率（0.38％：2013年7月現在）での水素生成に成功しました。 |
特徴 水素生成の光電極としてp型のSiCを利用することで酸化を防ぐことができ、高い耐久性の光電極が得られました。さらにSiCの中でもバンドギャップの小さいポリタイプである3C-SiCを光電極として用いることで変換効率を高めることができました。 |
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| 背景・従来技術 従来の水素生成用の光電極（例：CdSやTiO2）は長期間使用すると腐食する、もしくはエネルギー変換効率が低いという課題がありました。それに対し本技術のSiC光電極は長期耐久性を有し、SiCの結晶および表面構造の最適化をしたことにより高い効率を示すものです。 |
実用化イメージ p型の3C-SiCを対向電極と共にプールに浸し、太陽光を当てることで半永久的に水素を発生可能なシステムを実現することができます。変換効率の向上に成功し、さらにSiCの製造コストが下がれば、他のエネルギー資源と競合可能なエネルギー供給手段として期待できます。 |
企業等への提案
研究者からのメッセージ
現在は単結晶SiCを使っていますが、この応用には単結晶である必要はありません。低コスト化には材料合成からのアプローチも必要ですので、ご協力いただける方、よろしくお願いいたします。
文献・特許
・T. Yasuda et al. Appl. Phys. Lett. 101 (2012) 053902.
・T. Yasuda et al. Mater. Sci. Forum 740-742 (2013) p.859.
・T. Yasuda et al. Mater. Sci. Forum 717-720 (2012) p.585.
・特願2012-177231 「光触媒用シリコンカーバイトおよびこれを用いた光触媒反応方法」
| 試作品状況 | 無し | 掲示可 | 提供可 |
| 利用可能な設備・装置 電気化学測定装置 ソーラーシミュレーター ガスクロマトグラフィー キャリアライフタイム測定装置 電極蒸着装置 熱処理炉 |
共同研究を希望するテーマ 材料合成 材料処理 |
| 研究者データベースとのリンク（名前をクリックしてください） 研究者名：加藤正史 |
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