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【蔚山=ニューシース】具美賢（ク・ミヒョン）記者 － 世界最高水準の太陽光水素生産性能を備えた長寿命の有機半導体光電極が開発された。

蔚山科学技術院（UNIST）は、炭素中立大学院の金進永（キム・ジニョン）教授と高麗大学の禹漢英（ウ・ハンヨン）教授チームが、有機光電極に白金触媒を均一かつ強固に付着できる物質を開発し、無機光電極に匹敵する水素生産性能を持つ長寿命の有機光電極を作製したと26日明らかにした。

太陽光水素生産は、水に浸した光電極に日光を当てて水素を生産する技術だ。光電極の半導体光活性層が日光を受けると電子が発生し、この電子が水から水素を生成する化学反応を起こす原理だ。表面には白金触媒が塗布されており、化学反応に必要なエネルギーを低減させる。

有機半導体光活性層を使用する有機光電極は、この白金触媒が均一にコーティングされなかったり、水素生産反応の過程で容易に脱落したりするという問題がある。これは、有機光電極が安価な生産コストや軽量で柔軟であるという長所があるにもかかわらず、商用化が困難であった主な原因の一つであった。

共同研究チームは、光活性層に独自開発した多機能性特殊高分子（PNDI-NI）をコーティングし、効率と耐久性に優れた有機光電極を作製した。この特殊高分子は、有機光電極に使用される一般的な疎水性高分子とは異なり、疎水性と親水性の両方を備えているのが特徴で、白金触媒が表面に均一に形成されることを可能にする。

特に、親水性部分のヨウ素イオンは、白金イオンが固体白金へと急速に成長するのを助け、白金を吸着する役割も果たす。これにより、白金粒子が光電極表面により緻密に形成され、生成された白金触媒は表面にしっかりと固定されるため、耐久性の問題まで解決することができた。

実験の結果、この技術を適用した有機光電極は、中性電解質の条件下で 17.69 mA cm⁻² の高い光電流密度を記録し、外部電圧を考慮した光電変換効率（ABPE）は 8.88％ に達した。これは有機ベースの光電極の中で世界最高水準の性能であり、一般的に有機光電極より効率が優れているとされる無機光電極と類似した水準である。

今回の研究には、高麗大学の河政敏（ハ・ジョンミン）、シュラン・シュー（Shuran Xu）、UNISTの金宰亨（キム・ジェヒョン）修士・博士統合課程研究員が第1著者として参加した。

共同研究チームは、「特殊高分子コーティングから白金触媒の形成まで、すべて溶液状態で進行できるため大面積の製作に有利であり、白金以外の多様な触媒物質や有機光電極へと拡張可能な技術だ」とし、「太陽光で水素を直接生産する太陽光水素生産の産業現場に適用されるために必要な技術的土台を用意した」と伝えた。

研究結果は、国際学術誌「アドバンスド・エネルギー・マテリアルズ（Advanced Energy Materials）」に1月6日付で掲載され、研究の遂行は科学技術情報通信部・韓国研究財団（NRF）の支援を受けて行われた。

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原文記事
出所：ニューシース(2026.02.26.)

**本内容は上記のウェブ版に掲載されている記事を訳したものです。