未来减排的新趋势

巴豆

日本豐田汽车集团旗下的丰田中央研究所，2021年宣布在“人工光合作用”技术上有新突破，成功研发实用规格的太阳电池，进一步提升了能源转换率。

所谓人工光合作用，指的是利用太阳能制造化合物的技术。日本政府很早就决定投入研究，并在近年逐渐接近实用化水准。据经济产业省说明，日本为了遵循处理气候变化问题的巴黎协定，以及在全球变暖对策与经济成长之间达成双赢，定下在2050年之前减少80%温室气体的目标。而日本各行各业里，排碳最多的产业是消耗热能的钢铁业，第二是生产塑胶的化工产业，两者都要消耗化石燃料。人工光合作用能够制造氢燃料，使用氢燃料的钢铁业可以大幅减少碳与化工原料“烯烃”。这两大碳排产业所需，未来都可能由人工光合作用技术来供应。因此人工光合作用是一项可望摆脱化石燃料，实现零碳排的社会科技。

人工光合作用成败的关键，是日本特别研发的“触媒技术”。以能够合成出烯烃（塑胶原料）的案例来说明。要进行人工光合作用，须使用被称为“光触媒”的物质，它能在经过光的照射之后，产生特定的化学反应，生成新的化合物。而这里的光触媒，在被太阳光照射之后，可以分解水，产生氢气与氧气；再透过“分离膜”，单独把氢气分离出来；最后取出的氢气，和工厂排出的二氧化碳，经过“合成触媒”产生化学反应，制造出烯烃。

因此，要实现人工光合作用，就要在“光触媒”“分离膜”“合成触媒”三个领域研究开发。为此，日本经济产业省自2012年开始投入资源，支持相关产学研究。其中要点在于，如何提高太阳能转换效率，让人工光合作用的工序做到低成本高效率，成为足以大量生产的技术。

那么转换效率要到多少，才有大量生产的可行性呢？一般植物的“太阳能转换效率”约在0.2%～0.3%，而要实现人工光合作用，得远远大于这个程度。2016年，日本做到植物的10倍，也就是3%（生产氢）的转换效率，2017年又进步到3.7%；2021年丰田创造了7.2%的新记录。而这一技术的最终目标则为10%；十年时间，人工光合作用研发逐步迈向目标，创造更好的能源未来。