使用混合粉末型光催化劑薄膜分解水的概念圖

采用粒子轉印法制作混合粉末型光催化劑薄膜的方法

通過絲網印刷制作混合粉末型光催化劑薄膜的方法(左)和10cm見方的混合粉末型光催化劑薄膜(右)

日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)于2016年3月10日宣布，開發出了混合2種粉末狀光催化劑的薄膜。利用水制備氫氣時，太陽能轉換效率達到1.1%，可以廉價且大規模地供應氫氣。

該產品是NEDO與人工光合成化學工藝技術研究組合(ARPChem)、東京大學及東陶合作開發的。NEDO和ARPChem正在推進“二氧化碳原料基礎化學品制造工藝技術開發(人工光合成項目)”，此次開發的光催化劑薄膜也是該項目的研究成果之一。

光催化劑薄膜是利用粒子轉印工藝制作的，首先混合氫氣生成光催化劑粉末和氧氣生成光催化劑粉末，涂在玻璃基板上，在其上蒸鍍形成導電層后，剝離導電層和光催化劑層。這種光催化劑薄膜結構簡單，不使用輔助電力，只需向水中照射太陽光就可以分解水。另外，由于在同一面上生成氫氣和氧氣，可以保持高性能，同時大面積擴展。

另外，設想到實用化時要大量生產，還成功開發出了基于絲網印刷的涂布型，并發現能穩定產生氫氣和氧氣。通過采用絲網印刷，有望大幅削減制造成本，有可能實現能以極低成本制造氫氣的水分解光催化劑模塊。

今后，將面向實用化優化氫氣制造器件及模塊結構，爭取2021年度末之前，太陽能轉換效率達到10%。此次的成果已于3月7日(英國時間)在英國科學雜志《Nature Materials》的在線速報上公開。