何もないところから：新しい太陽電池

研究者らによると、試作機は純度99％以上の水素を生成し、相対湿度4％の乾燥した空気中でも動作するという。

研究者らは、空気中の水分から直接水素燃料を生成する太陽光発電装置を開発した。

発明者らによると、このプロトタイプは純度99%を超える水素を生成し、相対湿度4%の乾燥した空気中でも動作できるという。 この装置により、陸上の水が不足している地域でも炭素を排出せずに水素を製造できるようになるという。

水素はゼロカーボン燃料であり、燃料電池で使用すると副生成物として水のみが生成されます。 しかし、純粋な水素は自然界に豊富に存在するわけではなく、その製造にはエネルギーの投入が必要です。 大規模生産には通常、炭素排出を引き起こす化石燃料が使用されます。

この研究の筆頭著者でメルボルン大学の化学工学上級講師であるギャング・ケビン・リー博士は、水素生成装置は太陽エネルギーや風力エネルギーで駆動できる可能性があると述べた。

プロトタイプは、監視された試験で連続 12 日間以上水素を生成しました。 「そのうちの 1 台については、8 か月間単独で動作させたままにしました」とリー氏は語った。

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この装置は、吸湿性の液体、つまり空気から湿気を吸収する液体を含むスポンジ状の素材で構成されており、機能的にはシリカゲルの小袋と同様です。 吸収された水分子は、電極で水素と酸素のガスに分割されます。これは電気分解として知られるプロセスです。

「水素は究極のクリーンエネルギーです…水を電気分解するための再生可能なエネルギー源がある限り」とリー氏は語った。

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この装置は、1 平方メートルあたり 1 時間に最大 93 リットルの水素を生成すると推定されています。 「このユニットが 10 平方メートルあれば、家全体に電力を供給でき、家庭で調理や暖房に使用する天然ガスの消費量を置き換えることができます」とリー氏は言いました。

プロトタイプはまだ小さいサイズに過ぎず、チームは来年には 1 平方メートルと 10 平方メートルのユニットを作成する計画を立てています。

研究者らは、この装置が水素製造に液体の水が容易に入手できない地域で有用なツールになる可能性があると考えている。 「世界の大部分は水不足の問題を抱えている」とリー氏は語った。 「風力や太陽光などの再生可能エネルギーがたくさんある場合、この種の水素製造用の真水があまりないことがよくあります。」

研究には関与していないスウィンバーン大学ビクトリアン水素ハブのキム・ビージー博士は、水素燃料は重要ではあるものの、ネットゼロを達成するための特効薬ではないと述べた。 「私たちは、水素がパズルの 1 ピースになることを理解し始めています」と彼女は言いました。

「これは、輸送などのかなり緩和が難しい業界からの方向性を提供してくれるでしょう。 現時点ではディーゼルに代わるものはありません…水素は非常に良い選択肢です。」

ビージー氏は、従来の水素電解装置の価格が高価であることを挙げ、必要な規模の経済は「きれいな水素ではおそらくすぐには達成できないだろう」と述べた。 「私たちが本当に必要としているのは、この技術を実用化するコストを下げるための政府の支援と補助金の増加です。」

この研究はNature Communications誌に掲載された。

この記事は、燃料電池で使用される場合、水素が副生成物として水のみを生成することを明確にするために、2022 年 9 月 14 日に修正されました。 空気中で燃焼すると窒素酸化物も発生します。