ブックタイトル鉱山2020年1月号

概要

鉱山2020年1月号

野では，外部バイアスの利用を良くないと考える風潮があるが，エネルギー変換システムに関しては，「悪者はエネルギー変換ロス部分」である（図4）。エネルギー変換ロスは2や3の中に含まれる。外部バイアス分の投入された補助電力のエネルギー1はほとんど水素の中に貯蔵されているので，外部バイアスの利用自体は控える理由は無く，率先して行うべきである。片側だけの光電極の太陽エネルギー変換効率をHC-STH効率（Half cell Solar-to-H 2）やABPE（Applied bias photon-to-current efficiency）と表現するが，通常の太陽エネルギー変換効率（η）と等価である。（HC-STHは参照電極基準でABPEは対極基準という仕分けもあるが，光電極(A)φ=100円/m 2 /%φ=500円/m 2 /%(B)ε=25円/m 2 /%/y太陽エネルギー変換効率（?）：%1230酸化物アノードの目標15006000受光部の面積単価：円/m 2★太陽電池＋水電解（現状）サンベルトで23～29円/Nm 3‐H 2相当レドックス光触媒の目標寿命(y）：年2040酸化物アノードの目標100レドックス光触媒の目標効率単価（φ）：円/m 2 /%★太陽電池＋水電解（現状）サンベルトで23～29円/Nm 3‐H 2相当500図3（A）太陽エネルギー変換効率と面積単価の関係。図1の横軸を逆にして，定量性を高めている。傾きが効率単価。（B）寿命と効率単価の関係。電流(I)電流＝水素生成速度(B)の外部バイアスで投入する電力(B)光電極アノードのI‐VO 2 /H 2 O1 2 3(A)通常の水電解のI‐V0 1.23V対極に対する電圧（V)4(C)光電極カソードまたは太陽電池のI‐V図4水電解の電流電圧特性と投入電力の関係図。通常の水電解（A）の電流電圧特性では，必要な投入電力は1＋2＋3である。光電極アノード（B）では1のみ電力を投入すれば良い。光電極の貢献分は2＋3であるが，2のみをABPE（横軸が対極電圧の場合）とする。1および2のエネルギーは水素に貯蔵されており，全く無駄にはなっていないことがわかる。外部バイアスに光電極カソードを使う場合は，1＝4の時に最適化する。逆に最適化できない場合は全てロスになるので，最適点を制御しやすい外部バイアス法は格段に有利である。鉱山第782号2020年1月－29－