국립 선진 산업 과학 기술 연구소 (Ishimura Kazuhiko) (이시 무라 카즈히코 (Ishimura Kazuhiko)의 회장] (이하 "AIST"라고 언급) 국제 공동 연구 센터의 국제 연구 및 개발 기관 [제로 배출 국제 공동 연구 센터 (International Popern Research Center)의 회장 인 Yoshino Akira, 연구 센터 Sayama Kazuhiro, 인공 광 발전소 연구 이사, MITSUIUGO 및 MITSUIOUGONACA, MITSUIOUGANEACA의 리서치 센터 KAZUHIRO 회장 연구원 인 Sayuri는 가시 광선에 바카라 사이트하는 산화물 반도체를 사용하는 연구팀의 일원입니다광전자햇빛으로, 염화 이온 (CL-)를 함유하는 수용액에서 낮은 전해 전압에서 수소와 산소를 선택적으로 생산하는 인공 광합성 기술을 개발했습니다 이 광 전극의 표면의 작은 부분에 산화 망간 (MN)을 운반하면 클로라이드 이온의 산화가 발생하여 부작용입니다차아 염소산(HCLO)의 형성이 억제 된 것으로 밝혀졌다 이 연구의 결과는 광전질을 사용한 인공 광합성 기술을 사용한 수소 생산 시스템의 실현 일뿐 만 아니라 자연 광합성 시스템을 포함합니다산소 생성 센터의 진화 중에 "망간이 선택된 이유"를 해결하는 데있어 하나의 열쇠 일 수 있으며 실제 사용과 기본 연구에 크게 기여할 것으로 예상됩니다
이 기술에 대한 자세한 내용은 미국의 일본 셀 프레스 저널을 참조하십시오iscience에 온라인으로 게시됩니다 2020 년 10 월 9 일 (일본 시간)
자연 광합성의 산소 생성 센터에서 인공 광합성 및 산소 생산을위한 MN- 변형 광전 전극의 바카라 사이트에 대한
수소와 산소를 생산하기 위해 광전 전극과 광촉매를 사용하여 물을 분해하기 위해 햇빛을 사용하는 기술은 저비용의 청정 제조 방법이며 미래의 수소 사회를 실현하기위한 기본 기술로 적극적으로 연구됩니다 시스템 비용을 더욱 줄이려면 시스템의 바카라 사이트 솔루션으로 풍부한 해수를 사용하는 것이 바람직합니다 그러나 해수 및 바닷물과 같은 염화물 이온 (CL-)를 함유하는 물이 바카라 사이트 용액으로 사용될 때, 클로라이드 이온은 물의 산화에 의해 산소의 형성과 동시에 산화되고, 차아 염소산 (HCLO) HCLO는 산소보다 높은 값 첨가 된 값을 가진 멸균 및 소독을위한 화학 생성물 일 것으로 예상되지만, 시스템의 부식 및 악화를 촉진하는 위험 물질로서 대규모 수질 전해 수소 생산 시스템에서 문제가된다 따라서, HCLO 생산 메커니즘을 명확히하고 산소 만 생성 할 수있는 광전자를 개발할 필요가있다
바카라 사이트는 이전에 산화물 반도체 광 전극 (BIVO4/wo3/fto)는 독립적으로 개발되었습니다 또한, 텅스텐 산화물 (WO3) 및 Bismuth Vanadate (Bivo4)와 같은 가시 광선을 흡수하는 산화물 반도체 광전체를 사용하여 과산화수소, 페르 설 푸르산 및 차아 염소산과 같은 무기 산화제를 합성하는 방법을 개발했으며, 9683_9789 |), 사이클로 헥타인의 KA 오일과 같은 유기 물질을 효율적으로 합성하는 방법 (바카라 사이트 Press,AIST : 산화물 바카라 룰을、AIST : 광전질을 사용하여、AIST : 실온 및 대기압에서）。
이번에는 금속 산화물을 갖는 부분적으로 변형 된 표면이있는 광 전극이 제조되었고 광범위한 클로라이드 이온 (CL-) 농도 및 낮은 pH 범위와 같은 다양한 바카라 사이트 조건에서 바카라 사이트선택성에 미치는 영향을 조사했으며, 촉매 메커니즘을 설명하고 물 전해질 수소 생산 시스템을 개선하기 위해 노력했습니다
또한,이 연구 및 개발의 일부는 교육, 문화, 스포츠, 과학 및 기술의 새로운 학문적 현장 연구부에 의해 지원되었으며, "광합성 분자 메커니즘과 시공간 통제에 대한 학문적 이해를 통해 혁신적인 조명 변환 시스템 만들기"(2017-2011)
가시 빛을 흡수 할 수있는 Bivo4/wo3/fto photoelectrode는 전도성 유리 (불소에 도핑 된 주석 산화물, FTO)의 텅스텐 이온 또는 비스무이 이온 및 바나듐 이온을 함유하는 전구체 용액입니다스핀 코트방법을 사용하여 적용하여 공기 아래에서 발사하여 쉽게 준비 할 수 있습니다 이번에는, 다양한 금속 산화물을 촉매로 사용하여 변형 된 광 전극을 제조하기 위해 대기에서 스핀 코팅 및 대기에 미화에 의해 광전 전극에 망간과 같은 다양한 금속 이온을 함유하는 전구체 용액을 적용 하였다
제조 된 광 전극 및 카운터 전극은 이온 교환 막을 통해 2-chamber 바카라 사이트 용기 및 염화나트륨 (NACL)을 함유하는 바카라 사이트 용액을 사용하여 전기 화학적 바카라 사이트 시스템에 배치하여 물을 감소시키고 산화시켜 수소 및 산소 생산 능력을 허용합니다-이온의 산화에 의해 HCLO를 생성하는 능력을 평가 하였다 (도 1의 왼쪽 그림) 수소 생성은 반대 전극에서 진행됩니다 광 전극이 의사-단축으로 조사 될 때, 수정되지 않은 광 전극이 사용될 때, 산소와 HCLO는 광 전극으로부터 동시에 생성되었다 한편, 망간 변형 표면을 갖는 광전질이 사용될 때, 거의 HCLO가 생성되지 않았으며, 높은 선택성 (90% 이상)으로 산소만이 생성되었다 (도 1 오른쪽) 또한, 망간 이외의 금속 요소를 갖는 광 전극이 사용될 때, HCLO 및 산소가 생성되었다 망간-변형 광전자에서 HCLO 생산을 유의하게 억제하는 거동은 사용 된 수성 NaCl 용액의 pH 및 Cl-농도, 망간 전구체 및 망간 산화물의 결정 구조의 차이에 따라 거의 변경되지 않은 것으로 밝혀졌으며, 이종 요소 (예 : MN/Ca = 4를 갖는 칼슘 복합체와 같은 복합체)는 산소를 선택할 수있는 매우 독특한 요소입니다 이 행동은 다양한 공존 이온을 포함하는 인공 해수에서 재현 될 수 있음이 확인되었다 망간의 독특한 특성은 망간 요소에 내재 된 촉매 작용에 의해 표현되는데, 여기서 HCLO 생산의 과전압은 산소 생산량보다 상대적으로 상당히 높다는 것이 제안되었다
이 결과는 해수를 사용한 태양열 수소 생산 기술의 실제 적용에 기여할뿐만 아니라 자연 광합성에 대한 우리의 이해를 심화시키는 데 기여합니다 자연 광합성의 산소 생성 중심은 망간의 산화물 조립으로 구성되지만 망간이 사용되는 요소가 알려지지 않았습니다 광 전극을 사용한 실험 결과는 "살아있는 유기체에 해로운 HCLO 생산을 억제 할 수있는 망간의 특정 특성이 산소 생성 센터의 진화에 관여한다"는 새로운 가설을 제안 할 수있게한다 자연 광합성과 인공 광합성 연구 사이의 상호 이해와 융합은 혁신적인 시스템의 구성에 기여할 것이라고 믿어집니다
그림 1 왼쪽 다이어그램 : 광전질을 사용한 수성 NACL 용액으로부터 산소 및 HCLO 생산의 바카라 사이트에 대한 평가 장치
오른쪽 다이어그램 :이 바카라 사이트 시스템의 선택성에 대한 표면 변형 산화물의 영향
그림 2 망간 변형 광전자에 의한 수성 NACL 용액으로부터의 산소 및 HCLO 생성에 대한 바카라 사이트 용액 조건의 영향
앞으로, 우리는 우리가 개발 한 광 전극의 장기 안정성을 개선하는 것을 포함하여 태양 광을 사용하여 수소 생산의 실제 사용을 목표로 연구 개발을 수행 할 것입니다 우리는 또한 자연 광합성의 진화에 대한 이번에 제안 된 가설을 분명히 보여줄 것입니다