金屬絡(luò)合物與半導(dǎo)體相結(jié)合

除了上述方法外，金屬絡(luò)合物與半導(dǎo)體相結(jié)合的新方法也在摸索之中。

豐田集團(tuán)旗下的豐田中央研究所從2006年開始研究人工光合作用，開發(fā)出了由金屬絡(luò)合物與半導(dǎo)體組成的新概念催化劑。2011年9月，該研究所宣布，成功完成了世界上首例只利用水、二氧化碳和太陽光能合成有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)。不過，雖然二氧化碳的還原反應(yīng)使用的是可見光，但水的氧化反應(yīng)使用的是紫外線，提高僅為0.04％的低能源轉(zhuǎn)換效率成為課題。

緊接著，松下公司也在2012年7月宣布，與豐田中央研究所同樣，成功開發(fā)出金屬絡(luò)合物與半導(dǎo)體相結(jié)合的催化劑，實(shí)現(xiàn)了人工光合作用。這種催化劑也是只與紫外線發(fā)生反應(yīng)，還需要實(shí)現(xiàn)與可見光的反應(yīng)，并且提高能源轉(zhuǎn)換效率。

而且，無論是金屬絡(luò)合物還是半導(dǎo)體，如何實(shí)現(xiàn)無需使用稀有金屬，可使用大量存在的普通金屬，也是一大研究課題。

東京大學(xué)教授堂免一成設(shè)想的人工光合作用設(shè)備模式圖。比方說，假設(shè)到2050年，在人類能源消費(fèi)的3分之1由太陽能滿足的情況下，如果1套氫氣＋化學(xué)能源制造設(shè)備占地5×5＝25平方公里，那么，全球大約需要1萬個這樣的設(shè)備。單是在日本國內(nèi)，東京灣就需要大約2個。（供圖：堂免一成教授）

社會保持冷靜關(guān)注很重要

井上還強(qiáng)調(diào)，利用人工光合作用生成什么物質(zhì)，也是今后需要充分進(jìn)行討論和研究的課題。

現(xiàn)在，已經(jīng)得到確認(rèn)的主要生成物質(zhì)為氫氣、一氧化碳和甲酸。在今后要想有選擇地生成甲醇和甲烷，以及分子量更大的碳化氫，就必須研發(fā)新的催化劑。

環(huán)境評估也是一個問題。井上表示：“就像在過去發(fā)現(xiàn)氟利昂是破壞臭氧層的原因那樣，對于像氫這樣輕的氣體分子，需要對大氣受到的影響充分進(jìn)行研究�！�

如上所述，在實(shí)現(xiàn)實(shí)用化之前，人工光合作用似乎還有許多必須克服的課題，最后，井上語氣堅(jiān)定地補(bǔ)充說：

“如果用爬富士山來打比方，實(shí)用化之路估計(jì)剛剛走到半山腰。因此，這項(xiàng)技術(shù)恐怕在我們這一代無法實(shí)現(xiàn)，而是要把接力棒傳給新一代優(yōu)秀的研究者們。但是，就像政府把實(shí)用化目標(biāo)定在2030年那樣，我們也堅(jiān)信這是人類必須實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，并在在這樣的堅(jiān)定信念下，為盡早實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，舉全國之力積極進(jìn)行努力。

“還有一個重要的事項(xiàng)，就是社會要冷靜地關(guān)注研究的進(jìn)展情況。在研發(fā)過程中會出現(xiàn)各種情況，比方說，雖最初滿懷期待，但可能會碰到無法預(yù)料的困難；在原本覺得幾乎沒有可能性的方法和領(lǐng)域方面，出現(xiàn)了意想不到的新發(fā)展。因此，需要建立一種機(jī)制，使社會能夠冷靜地判斷科學(xué)技術(shù)研究一線的情況，這很重要。

“科學(xué)家和技術(shù)人員不要夸大其詞，只談美好的夢想，而是要在每個時期向社會提供在當(dāng)時可行的最佳選擇及客觀預(yù)測。社會則要冷靜地判斷、選擇應(yīng)前進(jìn)的方向。這樣的機(jī)制叫作‘科學(xué)傳播’，日本估計(jì)是健全的‘科學(xué)傳播’有望發(fā)揮作用的少數(shù)國家之一。因此，我們在定期召開由研究者、專家以及科學(xué)技術(shù)政策制定者、企業(yè)和市民參加的人工光合作用論壇。如果各位有興趣，不妨前來參加。”（全文完）（作者：山田久美，日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）