Grootschalige waterstofproductie op zonne-energie door watersplitsing met behulp van een poederfotokatalysator wordt beschouwd als een van de meest veelbelovende methoden om in de toekomst duurzame brandstoffen te produceren. in 2018, deze onderzoeksgroep toonde aan dat een watersplitsende fotokatalytische paneelreactor kan worden opgeschaald tot 1 vierkante meter groot zonder de zonnewatersplitsingsactiviteit van de fotokatalysator in gevaar te brengen. Echter, grootschalige scheiding en verzameling van zonne-waterstof buiten de laboratoriumschaal was nooit gerealiseerd. Het was nodig om het ontwerp van de fotokatalytische paneelreactor te herzien en een systeem te ontwikkelen om het gasmengsel van waterstof en zuurstof veilig te scheiden in een buitenomgeving.

Het gezamenlijke onderzoeksproject van NEDO, ARPhem, De Universiteit van Tokio, Fujifilm, TOTO, Mitsubishi-chemie, Meiji University en Shinshu University (die verantwoordelijk waren voor de fotokatalytische watersplitsingstechnologie) toonden aan dat in een grootschalig buitengebied van 100 m ² het is mogelijk om water te splitsen met behulp van een poederfotokatalysator en zonnestralen om zonnewaterstof uit het gegenereerde waterstof-zuurstofgas te halen. Er zijn nog steeds strengere veiligheidstests nodig, maar als een goed ontworpen systeem wordt gebruikt, het zeer explosieve waterstof-zuurstofgas kan gedurende lange tijd veilig worden gehanteerd. Daarom, een systeem voor het produceren van een grote hoeveelheid waterstof op zonne-energie tegen lage kosten door de verbetering van de op zichtbaar licht reagerende fotokatalysator, het fotokatalysatorpaneel, en de gasscheidingsmodule binnen handbereik is.

Het bereiken van deze prestatie vereiste veel technologische vooruitgang en samenwerking van experts uit verschillende vakgebieden. De ontwikkeling en demonstratie van stabiele waterstofscheiding van het vochtige gemengde waterstof-zuurstofgas, ongeacht de weers- en zonneschijnomstandigheden, is een ongekende baanbrekende technologie die momenteel wordt beoordeeld door patenten. Shinshu University's universitair hoofddocent Takashi Hisatomi van het Research Initiative for Supra-Materials, een expert op het gebied van fotokatalyse voor watersplitsing en waterstofproductie, stelt dat "door het hele proces van waterstofgeneratie tot scheiding op 's werelds grootste schaal te demonstreren, de realisatie van een waterstofproductiesysteem op zonne-energie op basis van een watersplitsingsreactie met behulp van poedervormige fotokatalysatoren is realistischer geworden en zal beter worden begrepen door het grote publiek."

De fotokatalysator in deze studie maakt gebruik van ultraviolet licht. Een zeer efficiënte, op zichtbaar licht reagerende fotokatalysator met een bruikbaarheidsniveau van 5% of hoger zonne-energieconversie-efficiëntie zal moeten worden gerealiseerd voor real-world implementatie. De groep werkt ook aan het verlagen van de kosten en het uitbreiden van de schaal van het fotokatalysatorpaneel. De huidige paneelreactor is robuust, maar het is noodzakelijk om een ​​goedkope reactor te ontwikkelen die in massa kan worden geproduceerd met behoud van duurzaamheid en veiligheid. De scheidingsprestaties en energie-efficiëntie van het gasscheidingsproces moeten worden verbeterd omdat het gebruikte scheidingsmembraan kant-en-klaar was en niet ontworpen voor deze gasscheidingsmodule. De scheidingsprestatie van waterstof uit waterstof-zuurstof menggas was niet voldoende. Het scheidingsproces heeft geen precedent, dus er is geen vergelijkend voorbeeld, wat betekent dat er nog ruimte voor verbetering is.