2014年01月22日08:48
金属络合物与半导体相结合
除了上述方法外，金属络合物与半导体相结合的新方法也在摸索之中。
丰田集团旗下的丰田中央研究所从2006年开始研究人工光合作用，开发出了由金属络合物与半导体组成的新概念催化剂。2011年9月，该研究所宣布，成功完成了世界上首例只利用水、二氧化碳和太阳光能合成有机物的实验。不过，虽然二氧化碳的还原反应使用的是可见光，但水的氧化反应使用的是紫外线，提高仅为0.04％的低能源转换效率成为课题。
紧接着，松下公司也在2012年7月宣布，与丰田中央研究所同样，成功开发出金属络合物与半导体相结合的催化剂，实现了人工光合作用。这种催化剂也是只与紫外线发生反应，还需要实现与可见光的反应，并且提高能源转换效率。
而且，无论是金属络合物还是半导体，如何实现无需使用稀有金属，可使用大量存在的普通金属，也是一大研究课题。
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| 东京大学教授堂免一成设想的人工光合作用设备模式图。比方说，假设到2050年，在人类能源消费的3分之1由太阳能满足的情况下，如果1套氢气＋化学能源制造设备占地5×5＝25平方公里，那么，全球大约需要1万个这样的设备。单是在日本国内，东京湾就需要大约2个。（供图：堂免一成教授） |
社会保持冷静关注很重要
井上还强调，利用人工光合作用生成什么物质，也是今后需要充分进行讨论和研究的课题。
现在，已经得到确认的主要生成物质为氢气、一氧化碳和甲酸。在今后要想有选择地生成甲醇和甲烷，以及分子量更大的碳化氢，就必须研发新的催化剂。
环境评估也是一个问题。井上表示：“就像在过去发现氟利昂是破坏臭氧层的原因那样，对于像氢这样轻的气体分子，需要对大气受到的影响充分进行研究。”
如上所述，在实现实用化之前，人工光合作用似乎还有许多必须克服的课题，最后，井上语气坚定地补充说：
“如果用爬富士山来打比方，实用化之路估计刚刚走到半山腰。因此，这项技术恐怕在我们这一代无法实现，而是要把接力棒传给新一代优秀的研究者们。但是，就像政府把实用化目标定在2030年那样，我们也坚信这是人类必须实现的技术，并在在这样的坚定信念下，为尽早实现实用化，举全国之力积极进行努力。
“还有一个重要的事项，就是社会要冷静地关注研究的进展情况。在研发过程中会出现各种情况，比方说，虽最初满怀期待，但可能会碰到无法预料的困难；在原本觉得几乎没有可能性的方法和领域方面，出现了意想不到的新发展。因此，需要建立一种机制，使社会能够冷静地判断科学技术研究一线的情况，这很重要。
“科学家和技术人员不要夸大其词，只谈美好的梦想，而是要在每个时期向社会提供在当时可行的最佳选择及客观预测。社会则要冷静地判断、选择应前进的方向。这样的机制叫作‘科学传播’，日本估计是健全的‘科学传播’有望发挥作用的少数国家之一。因此，我们在定期召开由研究者、专家以及科学技术政策制定者、企业和市民参加的人工光合作用论坛。如果各位有兴趣，不妨前来参加。”（全文完）（作者：山田久美，日经能源环境网 供稿）
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