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九州大学利用近红外线成功发生氢气 有望使太阳光能利用效率增加一倍

2017年12月04日 化学材料

九州大学的研究小组发明了利用迄今为止未能得到利用的近红外线领域的太阳光能制造氢气的新方法。在作为下一代能源被寄予厚望的氢气的制造方法中,利用太阳光能用水制造氢气的方法最被看好。研究人员认为由于已经使得太阳光能的利用比过去增加一倍成为了可能,因此可期待其在实用化可能的人工光能合成系统中得到应用。

在使得氢气发生效率增加一倍成为可能的过程中扮演主要角色的是作为催化剂使用的钌配合物。由于钌配合物具备能长时间延续光致激发状态以及善于修补光的特点,因此已经被用作色素增感太阳能电池的材料。九州大学碳中和能源国际研究所分子系统科学中心教授酒井健、助教山内幸正、理学府硕士研究生辻优太郎和理学府博士研究生山本启也等人的研究小组首先研制出在分子的中心含有三个钌的配合物,通过将其作为光捕集分子使用,在世界上首次成功地实现了利用近红外线的氢气发生反应。

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九州大学的研究小组(右边起为助教山内幸正、教授酒井健、硕士生辻优太郎、博士生山本启也。来源为九州大学新闻稿)

在将太阳光照在水上使之发生氢气的研究中,以前只能使用波长在600纳米(1纳米为10亿分之1米)内的可见光领域。比600纳米波长更长的近红外线是植物等在日常进行天然的光合作用中也很难利用的能量很小的波长领域。研究小组介绍说,和以前利用光电效应、即通过对物质照光,使物质表面放出电子的研究方法不一样,本次研究成果利用了光驱动化学反应是一个特点。

研究小组确认了钌配合物的近红外线的吸收波长在溶液中到800纳米附近都存在。研究小组表示为了进一步发展人工光能合成,今后要加大研究力度。

文/ 客观日本编辑部

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九州大学新闻稿“世界上首次成功实施利用近红外线用水发生氢气反应的实证试验-有望在今后实用化可能的人工光能合成系统中得到应用” [PDF]