持続可能なカーボンニュートラル社会の実現に向けて、太陽光由来の電力を用いた水電解^注1）によるグリーン水素製造に期待が集まっています。高い太陽光-水素変換効率（STH）^注2）を達成するには、低い過電圧^注3）で作動する高効率水電解セル^注4）を開発し、その最大出力に適した太陽電池と組み合わせることが重要です。本学自然科学系の坪ノ内優太特任助教、Zaki N. Zahran（ザキ ナビホ アハメド ザハラン）特任准教授、八木政行教授らの研究グループは、国立研究開発法人産業技術総合研究所・ゼロエミッション国際共同研究センターの佐山和弘博士、菅谷武芳博士、三石雄悟博士、牧田紀久夫博士の研究グループと共同で、高効率水電解セルと太陽電池を用いた太陽光水分解によるグリーン水素製造システムを開発し、世界最高水準のSTH=13.9%で1か月間安定に水素を製造できることを実証しました。

本研究成果のポイント

• 低過電圧で作動する高効率水電解セルの開発に成功しました。
• 高効率水電解セルと太陽電池を用いた太陽光水分解システムを開発しました。
• 世界最高水準の太陽光-水素変換効率（13.9%）で、安定な水素製造を実証しました。

用語解説

注1）水電解：電気エネルギーを利用して水を酸素と水素に分解し、水素を製造する技術。
注2）太陽光-水素変換効率（STH：solar-to-hydrogen efficiency）：太陽光エネルギーが水素エネルギーに変換される効率。
注3）過電圧：実際に反応を進行させるときに必要な電圧と反応の理論電圧との差。この値が低いほど、高効率の水電解セルといえます。
注4）水電解セル：水を電気分解するための電解槽。

研究内容の詳細

太陽光水分解によるグリーン水素製造－世界最高水準の太陽光-水素変換効率（13.9%）を達成－（PDF：0.4MB）

論文情報

【掲載誌】ACS Applied Energy Materials
【論文タイトル】Perfect Matching Factor between a Customized Double-Junction GaAs Photovoltaic Device and an Electrolyzer for Efficient Solar Water Splitting
【著者】Zaki N. Zahran, Yugo Miseki, Eman A. Mohamed, Yuta Tsubonouchi, Kikuo Makita, Takeyoshi Sugaya, Kazuhiro Sayama, Masayuki Yagi
【DOI】10.1021/acsaem.2c00768

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