松下自从2009年全面投入研究,仅四年的时间,就成功开创“世界先河”,在成功的背后,依靠的是家电企业的技术积累。
这里来介绍一下松下的人工光合作用的原理。向沉入水中的光催化剂照射光线,使水分解成氧气、氢离子和电子(右图左侧)。植物的光合作用是利用电子和氢离子,使CO2转化成葡萄糖(C6H12O6)等糖类,而人工光合作用可以生成甲酸(HCOOH)和甲烷(CH4)等(右图右侧)。
光催化剂大多使用的是氧化钛等氧化物。但是,倘若使用氧化物作为催化剂,就得不到能够还原CO2的能量。因此,松下把目光对准了东京理科大学教授大川和宏2005年发表的一篇论文:“通过照射氮化镓(GaN),从水中分离氢气”。
GaN是用来制作蓝色LED(发光二极管)和功率半导体的材料。松下拥有丰富的GaN技术。在大川教授和内部技术人员的建议下,松下以GaN为材料制备催化剂,制成了高效分离电子的薄膜半导体。率先把目光对准了GaN催化剂能够还原CO2的性质。松下不受以往研究方向的束缚,成功发挥出了自身优势。
使用金属催化剂作为电极,把CO2转换成甲酸和甲烷也是松下的特点。通常情况下,人工光合作用大多是模仿植物,把有机物(含碳的复杂化合物)作为催化剂,但这种方法只在合成甲酸上取得了成功。
设想的 “BtoB”用途
松下也没有被“模仿植物”的常识所束缚。就像电线使用铜一样,金属的电阻小于有机物,能传导更多的电能。因此,金属催化剂的反应速度快,反应生成物的量也多。生产的物质不只是甲酸,还包括甲烷、一氧化碳等成分。随着研究的进展,松下发现,合成甲酸需要使用铟系催化剂,合成甲烷需要使用铜系催化剂,通过改变金属催化剂,可以控制生成物的种类。
虽说松下一直给人以BtoC(商家对消费者)的印象,但对于人工光合系统,松下设想的用途却与以往截然不同。主管研究员四桥介绍了正在研究的一个用途:“在发电站和垃圾焚烧场等场所设置人工光合系统,以排放的CO2为原料,为场所内行驶的汽车提供燃料”。这个用途尚处于实验室研究阶段,松下将争取在2020年之前,建成使用排放的CO2的验证设备。为了在垃圾焚烧场开展验证实验,松下目前正在与京都市进行协商。
2012年6月就任社长的津贺一宏表明了“向BtoB(商对商)转型”的态度。今后,松下将充分利用家电领域的积累,为发展新的能源业务继续进行研发。