2014年01月13日09:06
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松下开发出了利用太阳光、水及二氧化碳（CO2）合成甲烷（CH4）的人工光合系统（图1）。
松下开发的可合成甲烷的人工光合系统
松下和丰田中央研究所此前均利用人工光合系统成功合成过蚁酸（HCOOH）注1）。但蚁酸仅限于防腐剂等用途。
如果可以合成甲烷，用途会一举扩展。这是因为，除了作为燃气燃料直接使用之外，还可通过重整制成氢，用于燃料电池。针对一直受限于化石燃料及生物质的甲烷供应源，松下开辟出了一条可利用无穷无尽的原料进行工业合成的道路。
该人工光合系统没有采用完全模仿植物光合作用的方法，只是利用了无机材料。不过，采用了水氧化“明反应”和还原二氧化碳“暗反应”这两个过程，这点与植物的光合作用相同。
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图1：利用与燃料电池相反的过程合成甲烷 公开了松下可合成甲烷的人工光合系统的概要。与植物的光合作用一样，松下将其划分成利用光分解水的过程和利用二氧化碳合成有机物的过程。整个过程与燃料电池的原理完全相反，燃料电池是从甲烷中提取氢，在与氧进行合成时生成电力。 |
松下在开发出成功合成蚁酸的光合系统以后，开始在明反应中采用氮化镓（GaN）类光学催化剂。据介绍，氮化镓适合将电子的能量提高到二氧化碳的还原等级。“以前采用氧化钛（TiO2）等，但用于还原二氧化碳还不够有力”（松下R＆D本部尖端技术研究所环保材料研究小组主管研究员四桥聪史）。
另一方面，暗反应所用金属催化剂，此次采用了铜（Cu）类材料。与合成蚁酸时的光合系统的最大不同之处也就在于这种金属催化剂。合成蚁酸时采用的是磷化铟（InP）类材料。“通过更改暗反应的金属催化剂，不仅能够合成蚁酸、甲烷和生成氢，还能够合成酒精”（松下的四桥）。
目前存在的课题是甲烷的合成效率仍然很低。截至目前，以蚁酸的燃料能量相对于投入光能的比率来定义的合成效率为2％，而甲烷却只有0.04％。松下表示，“要想实用，合成效率需要提高到1％以上。我们力争实现这一目标”。（作者：野泽 哲生，日经技术在线！供稿）
