日本領跑人工光合作用,精英前往中國
2021/10/20
豐田中央研究所使用的設備為36釐米見方,將含有二氧化碳的水注入連接光伏電池的2個電極。使電極附近産生的氫離子與二氧化碳發生反應,形成甲酸。甲酸在常溫下為液體,與氫氣本身相比,更方便儲存和運輸。豐田中央研究所還啟動了更大的1米見方裝置的研究,表示希望到2030年前後掌握實用化所需的技術基礎。
此外,日本住宅企業飯田集團控股和大阪市立大學合作,正在沖繩的宮古島推進産生1套獨戶住宅所需全部電力的「人工光合作用房屋」的實證試驗。
在房屋上,利用人工光合作用面板通過二氧化碳形成甲酸,並進行儲存。以通過甲酸提取的氫作為燃料,供應電力和熱水。製取氫氣時會産生副産物二氧化碳,但能重新通過人工光合作用形成甲酸,製造氫氣,形成迴圈。大阪市立大學教授天尾豐表示,「打算測試能否在不排放二氧化碳的情況下獲得電力」。
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海外也在推進相關舉措。德國大型化工企業贏創工業(Evonik Industries)和西門子能源2020年在德國設置了大型實證測試設備。利用太陽能等生成的電力將二氧化碳和水分解成一氧化碳和氫氣,再通過微生物的作用將其轉化為塑膠原料等。實證測試設備的年産量計劃達到10噸。爭取未來5年內設置商用設備。
中國、南韓、美國也加快了研究步伐。尤其是美國,美國能源部2020年宣佈5年內將投資1億美元開展人工光合作用研究,舉全國之力支援開發競爭。
氫氣在脫碳方面備受關注,目前大部分是從甲烷等天然氣中分離出來的,製造過程中會排放大量的二氧化碳,因此被稱為「灰氫」。另一方面,如果電解水的方法使用來源於可再生能源的電力,便可製造出不排放二氧化碳的「綠氫」,但是成本很高。如果使用來源於火力發電的電力,則仍然屬於灰氫。
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人工光合作用將來有望以低成本製造綠氫。如果能夠解決提高能量轉換效率和製造裝置大型化的課題,就能在成本上對抗來源於天然氣的氫氣。日本政府提出了將來把每公斤氫氣的採購成本降低到220日元(約合人民幣12.6元)的目標,是目前的五分之一。
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