Research Abstract

ソーラー燃料(solar fuel)としての過酸化水素の生成と消費に海水が利用できる

Seawater usable for production and consumption of hydrogen peroxide as a solar fuel

2016年5月4日 Nature Communications 7 : 11470 doi: 10.1038/ncomms11470

ソーラー燃料(solar fuel)としての過酸化水素の生成と消費に海水が利用できる

過酸化水素(H2O2)水は、水素ガスに代わる有望なソーラー燃料(solar fuel)として提案されている。H2O2は、貯蔵が容易でエネルギー密度が高いという利点があるため、オンデマンドで発電し二酸素(O2)と水のみを放出する一室型H2O2燃料電池の燃料として利用できる可能性があるからである。H2O2をソーラー燃料として実用化するには、高価な純水の代わりに地球上に最も豊富に存在する海水を利用することが、非常に望ましい。今回我々は、水の酸化反応には光触媒としてWO3を、O2の選択的二電子還元反応にはガラス状炭素基板に担持されたコバルト錯体を用い、二室型光電気化学セルにおいて高価な純水の代わりに地球上に最も豊富に存在する海水とO2からH2O2の高効率光触媒生成を実現した。海水中で生成したH2O2の濃度は、48 mMに達しており、H2O2燃料電池の動作に十分な濃度であった。

Kentaro Mase, Masaki Yoneda, Yusuke Yamada and Shunichi Fukuzumi

Corresponding Author

福住 俊一
大阪大学大学院 工学研究科

Hydrogen peroxide (H2O2) in water has been proposed as a promising solar fuel instead of gaseous hydrogen because of advantages on easy storage and high energy density, being used as a fuel of a one-compartment H2O2 fuel cell for producing electricity on demand with emitting only dioxygen (O2) and water. It is highly desired to utilize the most earth-abundant seawater instead of precious pure water for the practical use of H2O2 as a solar fuel. Here we have achieved efficient photocatalytic production of H2O2 from the most earth-abundant seawater instead of precious pure water and O2 in a two-compartment photoelectrochemical cell using WO3 as a photocatalyst for water oxidation and a cobalt complex supported on a glassy-carbon substrate for the selective two-electron reduction of O2. The concentration of H2O2 produced in seawater reached 48 mM, which was high enough to operate an H2O2 fuel cell.