概要

目前，高炉法是通过还原铁矿石制造钢铁产品的主流方法。在高炉法中，使用煤炭作为还原材料，因此在工艺过程中会不可避免地产生二氧化碳。为了实现零碳钢铁制造，利用氢还原铁矿石的方法正在开发中，但是，目前的制氢技术使用化石燃料为原料，或利用火力发电产生的电力进行制氢，因此仍然存在所制得的氢并非可再生氢的课题。日本制铁株式会社正在挑战开发一种终极绿氢制造技术，通过光催化剂的“人工光合作用技术”，利用太阳光作为能源分解水制氢。

说明

a）挑战目标

以不排放CO₂的方法，确立可低成本大量制氢的技术。

〇提高光催化剂的性能～太阳能转换效率＞3%

b）完成挑战需要克服的课题

目前，世界上使用的大多数氢气都是通过以化石燃料为原料的方法制得的，即使在使用氢气时不会排放二氧化碳，在制氢过程中也会排放二氧化碳，因此未来有必要实现零排放制氢。零排放制氢法之一是利用太阳能。例如，虽然已经尝试通过太阳能发电进行水电解来制氢，但是如果能够直接利用太阳能制氢的话，则将提高能源利用率，用相同的太阳能制造更多的氢。

c）日本制铁的优势和具体方法

日本制铁株式会社一直致力于开发水电解制氢技术，即利用人工光合作用技术以较少的电能进行水电解以制氢。其特征是通过太阳能将光催化剂中的铁离子从三价变为二价，而通过二价铁离子的作用，可实现正常电能的二分之一来制氢。到目前为止，该公司已经开发了一种新型光催化剂，并确认了其具有世界第一的效率，若将其与可再生电力结合，则可有效制造氢气而不排放二氧化碳。

但是，该方法需要外部电力且设备复杂，因此该公司也开始着手开发仅利用光催化剂+太阳能来分解水以制氢的技术，并开发独有的高性能光催化材料。

该公司将通过提高光催化剂的性能来提高太阳能的转换效率，通过大规模开发获取工程数据并进行可行性研究，推进包括设备布局和供应链在内的综合性商业化验证等。另外，该公司目前已研发的催化剂材料设计和评估方法也是其优势。

d）完成挑战时的量化效果

到2050年，减少约1000万吨的二氧化碳排放量

（前提：假设该技术将应用于2050年日本总氢气需求预测的约10％，取代现有的天然气制氢工艺。）

合作伙伴

日铁化学材料株式会社

日铁工程技术株式会社

日本制铁：利用人工光合作用的零排放制氢技术