長所と短所および効率性

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長所と短所および効率性

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/08/02 14:44 UTC 版)

「人工光合成」の記事における「長所と短所および効率性」の解説

メリット： 太陽エネルギーは直接に変換されそして蓄積される。太陽光発電のセルでは、太陽光は電気へと変換される、そしてそのとき、二次的変換に結びついたなんらかの必要なエネルギーの損失をもって、保存のための科学的エネルギーに再度変換される。 これらの反応の副産物は環境に優しい。人工的に合成された燃料は、輸送や家庭のために使える、カーボンニュートラルなエネルギー源になるだろう。 再生可能エネルギー発電の利用には、既存の自動車のEVへの置換、スマートグリッドや充電ステーションのような新たな送給電インフラ整備の莫大なコストがかかる。これに対し、人工光合成産物は従来の化石燃料を用いるシステムをほぼそのまま継続利用できる。またエネルギーだけでなく工業原料にも利用できる。 デメリット： 炭素などの原子を介して反応させるため理論効率が電子のみ移動する太陽光発電より低い。これは将来的にも効率で太陽光発電に勝てない事を意味する。 人工光合成に使う水の管理が必要になる。藻の発生などは死活問題となる。 太陽光発電の広い普及には設置場所の制約が少なかった事が理由にある。しかし人工光合成には水の管理、触媒の管理、そして作られた有機物水溶液を輸送する必要が有る。これらを考慮すると太陽光発電に対して維持管理コストで勝つ事がかなり難しくなる。 人工光合成に使う諸材料はしばしば水の中で腐食し、長期間の経時で太陽光発電よりも不安定になる。その存在において不活性もしくは劣化する、多くの水素触媒は、酸素に対して非常に敏感である；光による損傷も時間が経つ間に起きるかもしれない。これは太陽光発電に対して耐久性で大きく劣る事を意味している。 費用は、エネルギー源の商業用の産出として、化石燃料と競合するには、（まだ）十分有利ではない。 有機物の合成は電力からも可能である為、わざわざ維持管理が難しい人工光合成を広大な敷地で行うよりも、安価な太陽光発電で得られた電力を使い工場などで有機物を合成した方が効率的である。 触媒計画において扱われるひとつの重要なことは、効率性である、とりわけ実際に光の照射をどれだけシステムで活用できるかである。これは、化学的エネルギーへの光の変換が測定される、光合成能率（英語: photosynthetic efficiency）で比較しうる。光合成組織はおおよそ50％の太陽放射の投射を集めることができる、しかしながら変換能力の理論的な限界は、C3ならびにC4植物では順に4.6と6.0％である。実際には、光合成の効率は、熱帯気候のサトウキビのようないくつかの例を除いて、とても低く通常は1％以下である。対照的に、人工光合成の研究室の試作品についての報告された最大の効率は22.4％である。しかしながら、植物は、人工的な触媒がまだ実行できないところの何がしかの、大気中の濃度での、CO2の利用において効率的である。