人工光合成とは何ですか？

植物は、人々がエネルギーを得る方法とは非常に異なる方法でエネルギーを得る。 人間がエネルギーを必要とするとき、彼は食べ物を食べる。 植物はエネルギーを必要とする場合、光合成のプロセスを使用して環境から二酸化炭素を取り込み、日光を使用してそれを糖に変換します。これは、生き続けるために必要なエネルギーの種類です。 科学者は、光合成のプロセスを再現するために取り組んでおり、太陽のエネルギーを新しく、効果的で環境に優しい方法で利用しようとしており、人工光合成の研究は興味深い結果をもたらしました。

人工光合成を行う能力は2000年に初めて発表されましたが、それ以前は研究が計画段階にありました。 研究者は、1953年に発見され、光触媒として二酸化チタンを使用する本田藤島効果に依存していました。 光触媒は、光に関連するプロセス、この場合はエネルギーを加速します。

人工光合成に対する科学的およびビジネス上の関心と、それから生まれる可能性のある新製品への要望のために、研究分野は2つの側面に分かれました。 これにより、光電気化学電池と色素増感太陽電池の2つの異なる結果が得られました。 各セルは異なる原理で動作しますが、同じ結果を取得しようとします。それは、再生可能でないエネルギー源への世界の依存度を減らすために、後で使用するために利用および保存できる人工光合成エネルギーです。

PECとも呼ばれる光電気化学セルは、水の電流を使用して、電気分解と呼ばれるプロセスで水素と酸素を生成します。 その後、電気を「エネルギーキャリア」である水素に保存し、バッテリーなどでエネルギーを後で使用できます。 PECには2つのタイプがあります。1つは半導体表面を使用して太陽エネルギーを吸収し、エネルギー使用のために水分子を分割するのに役立ちます。 他の種類では、溶存金属を使用して太陽エネルギーを引き込み、人工光合成のプロセスを開始します。 このタイプの反応に最も一般的な金属触媒は、コバルトとロジウムです。 マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者は、これらの金属がこの種の作業に最も効果的であることを発見しました。

研究中のもう1つのタイプのセルである色素増感太陽電池は、GratzelセルまたはGraetzelセルと呼ばれることもあります。 PECと同様に、色素増感人工光合成セルは、半導体（通常はシリコン）を使用してエネルギーを収集します。 色素増感セルでは、半導体が収集されたエネルギーを輸送するために使用され、光電子、またはエネルギー粒子は分離され、特別な色素を使用して利用されます。 グラッツェル細胞は、現在利用可能な人工光合成の最も効果的な形態であると同時に、最も費用対効果の高いものと考えられています。 不利な点は、主に液体染料に関連する温度の懸念によるものです。液体染料は低温で凍結し、エネルギー生産を停止し、高温で膨張して破損する可能性があるためです。

人工光合成の分野では、特により良い触媒とエネルギー輸送メカニズムを見つけるための研究が現在も行われています。 それらは利用可能なエネルギー生産の最も効果的な形態ではありませんが、高い潜在的収量、低い製造コスト、および環境への影響の可能性のために、依然としてそれらに大きな関心があります。 人工的な光合成を利用しやすく、信頼できるものにできれば、再生不可能な化石燃料への世界の依存度を大幅に減らすことができます。