どうすれば光で水を分解できるか？

ヒューストン大学の研究チームが、光とコバルトのナノ粒子を用いて水素を生産するシステムを開発した。どのような仕組みなのだろうか？

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代替エネルギー源としての水素については、以前からすでに議論されているが、水素利用の障壁のひとつが、その生産に関するものであることも、以前からすでに知られている。確かに燃料として使うことはできるが、その生産にエネルギーが必要となってしまうのだ。従って、研究者たちが水素の生産のためにより効率的な方法を探そうと努めてきたことは驚くに値しない。そしておそらく、ヒューストン大学の研究者たちによって開発された手法は、正しい方向に進んでいるのだろう。詳細は「Nature Nanotechnology」に掲載されている。

ジミン・バオ率いる科学者たちは、水から水素を分離するための手法を開発した。光をナノ粒子と組み合わせて利用することをベースにしている。つまり数十年前から実験されている手法、光触媒のシステムだ。しかしヒューストン大学の研究者たちの手法は、初めてコバルト粒子と中性水と可視光を用いており、ほかの共触媒を必要としない。

システムは非常にシンプルだ。ひとたび粒子と光が水と接触すると、水はほとんどすぐに2：1の割合で水素と酸素に分離する（H2Oの化学式通りだ）。

いまのところプロセスの効率は約5％で（つまり入射する光の約5％が、生み出される水素の化学エネルギーに変換される）、この種のプロセスとしては高いが、実用レヴェルに移行させるには十分ではない。そして効率の問題（とコストの問題）とともに、コバルトのナノ粒子が劣化して1時間後に効力がなくなることも、まだ乗り越えなければならない問題だ。

しかし科学者たちは、このチャンスを見過ごしてはならないと結んでいる。「酸化コバルトのナノ粒子をベースにした非常に活発な光触媒の発見は、太陽燃料の実用的な応用を進めて、光触媒を通した水の分裂における微視的な新しい知見を獲得するチャンスをもたらします」。