韓国の研究チームが室内照明の光を受けて水素を生産する人工の葉を開発した。世界の電力消費の19%を占める照明電力を再利用してクリーン水素を回収する道が開かれた。
チャン・ジヒョンUNISTエネルギー化学工学科教授の研究チームは、効率的な光電極と水素生産触媒を組み合わせ、発光ダイオード（LED）照明の下で水素を生産する人工の葉を開発したと19日に明らかにした。
光電極は植物の葉緑素のように光を受けて電荷粒子を生成する素材である。研究チームが開発した光電極は、日光より明るさが弱い室内照明をよく吸収して電荷粒子を生み出す硫化物素材で構成されている。生成された電荷粒子は二酸化チタン層を経て背面の水素生産触媒層に伝達され、水素生産触媒層である三次元ニッケルの表面で電荷粒子と水が反応して水素が出る。
とりわけ硫化物は強い光に曝されると光腐食が起きるが、弱い室内照明はこれを最小化できる。ただし光が弱くなって減少した電荷粒子量を補うため、研究チームは硫化物に二酸化チタンが接合された電極構造を設計した。この接合構造は正電荷粒子と負電荷粒子が再結合して消失するのを防ぎ、限られた電荷を再結合損失なく余すことなく水素生産に用いるようにする。さらに硫化物表面にリン酸塩をコーティングして硫化物の光腐食を防ぎつつ電荷移動速度を高め、耐久性と効率を同時に確保した。
開発された人工の葉は外部電圧を印加しなくても室内照明だけで高価な白金触媒を使用した場合の光電流を記録し、12時間後にも初期性能の94%を維持した。光電流は人工の葉の水素生産量を推し量る指標だ。
また水素生産触媒である三次元ニッケルは安価で、インクのように印刷できるため商用化に必要なサイズに容易に製作できる。研究チームは85㎠サイズの人工の葉4枚を直列接続した大型モジュールも製作しており、このモジュールは室内照明下で合計5㎃（ミリアンペア）の光電流を記録した。
チャン・ジヒョン教授は「室内照明は天候に敏感な太陽光と異なり安定しているという利点がある」と述べ、「今回の研究で室内で捨てられていた光を水素生産のエネルギー源として活用できることを確認しただけに、今後は水素の分離・回収技術を補完していく計画だ」と明らかにした。
今回の研究結果は国際学術誌「Applied Catalysis B: Environmental and Energy（応用触媒B：環境とエネルギー）」のオンライン版に1月16日（現地時間）掲載された。
参考資料
Applied Catalysis B: Environmental and Energy（2026）、DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2026.126449