常温・常圧下での可視光照射で水素放出できる層状水素化シリカン~省エネルギー型の固体水素キャリアとしての応用に期待~

2026-01-09 東京科学大学

東京科学大学、近畿大学、筑波大学の研究グループは、層状水素化シリカン(HSi)が常温・常圧下で可視光を照射するだけで水素を放出できることを発見した。HSiは比較的高い質量水素密度を持つ層状材料だが、従来は電子材料用途が中心で、水素キャリアとしては検討されてこなかった。本研究では、太陽光や白色・緑色LEDといった微弱な可視光でも水素放出が起こり、暗所で保管すれば放出しないことを確認した。光励起により生成した電子がHSi中の水素イオンを還元することで水素が生成される。加熱や高圧を必要とせず、固体で安全に扱えることから、省エネルギー型水素キャリアとしての応用が期待される成果である。

常温・常圧下での可視光照射で水素放出できる層状水素化シリカン~省エネルギー型の固体水素キャリアとしての応用に期待~

図1. 層状水素化シリカンの結晶構造(a)、粉末の写真(b)、走査型電子顕微鏡像(c)、可視光による水素放出特性(d)。可視光は疑似太陽光、白色LED、緑色LEDを用いた。

<関連情報>

層状水素シリカからの可視光駆動型水素放出 Visible-Light-Driven Hydrogen Release from Layered Hydrogen Silicane

Hirona Ito, Mio Nakai, Akira Yamaguchi, Shin-ichi Ito, Osamu Oki, Takahiro Kondo, Masahiro Miyauchi, Hideyuki Nakano
Advanced Optical Materials  Published: 29 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/adom.202502880

Abstract

To use solar energy effectively, environmentally benign solid-state hydrogen storage materials are sought that are capable of releasing hydrogen under visible light irradiation. The gravimetric hydrogen capacity of layered hydrogen silicane (L-HSi) is quite high (3.44 wt.%). The optical bandgap of L-HSi is 2.13 eV, which corresponds to a wavelength of ≈600 nm (green-to-yellow region). Here, visible-light-driven hydrogen release from L-HSi is reported. The action spectrum of L-HSi for hydrogen release is consistent with its absorption spectrum, indicating that hydrogen release is driven by bandgap excitation rather than the photothermal effect. The quantum efficiency of hydrogen release is 7.3% at 550 nm. Hydrogen release from L-HSi can occur under both inert gas conditions and in the dispersed liquid form. The light intensity dependence indicates that hydrogen release is driven by low-intensity light such as sunlight or a light-emitting diode. L-HSi is expected to be used as a safe, solid-state, and lightweight hydrogen carrier with low energy consumption for hydrogen release.

0502有機化学製品
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