中部圏から全国へ！水技術を活用したまちづくりシンポジウム ※機械学習などの情報科学（インフォマティクス）を用いて、有機材料、無機材料、金属材料など様々な材料開発の効率を高める取組【講演】名古屋大学のAI?マテリアル開発支援齋藤 永宏 氏 名古屋大学 未来社会創造機構 マテリアルイノベーション188bet体育_188bet备用网址所 教授水からグリーン水素を製造する光触媒の開発久富 隆史 信州大学 アクア?リジェネレーション機構 教授テムの構築を目指していきたいと考えていまトフォームを構築すれば、188bet体育_188bet备用网址の時間短縮と進展の加速を図ること05私たちの188bet体育_188bet备用网址室では「C1化学」を中心に、水電解や燃料電池、AIや機械学習を活用した材料開発に取り組んでいます。C1化学はCO?やCH?（メタン）といった炭素（C）数が1の化合物を扱う分野です。1970年代のオイルショック時代に盛んに188bet体育_188bet备用网址されましたが、現在、CO?削減や資源循環の観点から再び注目されています。C1化学の対象であるCO?の削減と、本日のシンポジウムのテーマである水188bet体育_188bet备用网址は、実は密接に関わっています。ただ、水は様々な物質を取り込みやすいという特性があり、それ故に性質が多種多様です。それらをひとつひとつターゲットにして188bet体育_188bet备用网址するというのは、非常に手間と時間が掛かることなどから、水は難しい188bet体育_188bet备用网址分野と言われてきました。しかし、多種多様な水を横断的に解析できるプラッができます。今日、私がお話ししたいのは、そのためにAIおよびMI※（マテリアルズ?インフォマティクス）を活用するということです。まさに私たちの188bet体育_188bet备用网址室が取り組んでおり、機械学習を利用して吸着材料や構造の最適化を行い、材料の開発プロセスの効率化を目指しています。これにより、例えば従来は10年以上かかっていた材料開発の時間を数年に短縮するといったことが期待できます。ちなみに、この後に登壇される、信州大学アクア?リジェネレーション機構の手嶋機構長の188bet体育_188bet备用网址室にも技術の提供を行っています。私たちの188bet体育_188bet备用网址では、材料のデータベースを構築し、そのデータを機械学習で解析しています。このデータベースには、材料の構造や特性、生産コストなどの情報が含まれており、逆解析を用いて特定の性能を持つ材料を設計することができます。この方法により、新しい材料の特性を予測し、実際に開発を進めるための指針を得ることが可能です。水の188bet体育_188bet备用网址とAI?MIとの相性は非常に良いと思います。水には多様な利活用方法があります。そのため、それらに横串を刺して横断的に展開する技術基盤としてAI?MIが有効です。この技術を用いることで、開発時間や応用時間を短縮し、社会実装を早めることが期待されます。今後もAI?MIプラットフォームを活用し、効率的でインパクトのある技術開発を進めていきたいと考えています。再生可能エネルギーの重要性が高まる中、水素は貯蔵可能なエネルギーキャリアとして注目を集めています。また、水素は化学工業における重要な原料であり、プラスチックやアンモニアといった多様な製品を合成する基盤となっています。水素の製造において、光触媒を利用した水の分解反応が注目されています。この反応は太陽エネルギーを利用して水から水素を生成するもので、「人工光合成」の基盤技術と位置づけられています。この分野は世界中で188bet体育_188bet备用网址が活発化しており、我々の188bet体育_188bet备用网址ユニットでもグリーン水素製造を目指して、高性能な光触媒材料やシステムの開発に取り組んでいます。光触媒材料については、チタン酸ストロンチウムが注目に値します。この材料は1980年に水分解反応が実証されましたが、活性は低いものでした。しかし、近年の188bet体育_188bet备用网址によって量子収率は90%を超え、紫外光応答光触媒としては理想的なレベルまで性能が向上しました。一方で、高効率な光触媒材料ができても、技術の社会実装に向けて、生成物から水素を回収する方法や、光触媒の粉末を大面積に展開する方法なども188bet体育_188bet备用网址する必要があります。我々の188bet体育_188bet备用网址ユニットでは、光触媒の粉末をパネル化して、それを大面積に展開するアプローチを188bet体育_188bet备用网址しています。これまでに、光触媒粉末を固定した25㎝角のパネルを1600枚並べ、100㎡の受光面積をもつ大規模なシステムの開発を行っています。さらに我々は、飯田市の協力のもと約5000㎡の用地を利用して、より大規模な光触媒を用いた水素製造システムの実証事業を進める計画です。ただし、技術の社会実装にはいくつかの課題もあります。まず、光触媒の太陽エネルギー変換効率はまだ十分とは言えず、5%以上に向上させることが必要で、可視光応答性光触媒の高効率化に取り組んでいます。また、グリーン水素を安価に供給できるようにするには、反応器のコストの削減も課題と言えます。信州大学は光触媒を用いた水分解反応の分野で最先端の技術を有しており、この数年間で大きな進展を成し遂げました。実用化にはまだ多くの課題が残されていますが、地域実証タウンを通じてこれらの課題の解決に向けて取り組みながら、持続可能なエネルギーシスす。大規模実証には、多くの費用と労力、時間が掛かりますので、皆様方におかれましては、信州大学の動向を注視していただくとともに、ぜひともご支援いただけますと幸いです。
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