日本加速研發人工光合作用產氫技術，冀2035年實現商業化

日本政府計劃透過產官學合作維持人工光合作用產氫技術之領先地位，在2035年實現商業化與普及化目標

根據日本經濟新聞本（2026）年4月21日報導，由於氫氣燃燒時不排放二氧化碳（CO2），被視為達成淨零排放目標的關鍵能源載體，其量產技術將徹底改變全球能源應用版圖。對此，日本信州大學（堂免一成特別榮譽教授團隊）正加速研發「人工光合作用」技術，旨在利用太陽光將水與CO2轉化為氫氣或化學原料。目前該團隊已透過改良組件材質與結構，克服低溫環境的技術瓶頸，預計2026年度展開大規模實證試驗。

該技術係模擬植物光合作用機制，利用太陽能將水與CO2轉化為燃料或化學原料。在目前諸多的技術開發計畫中，「光觸媒法」因具備大規模生產潛力而備受矚目；此法透過光觸媒吸收光能，驅動水分子的化學反應以產生氫氣。然而，傳統面板多採玻璃材質，在室外環境常因冬季低溫結冰而導致損壞，成為商業化進程中的主要障礙。

日本信州大學研究團隊改採鍶與鈦的複合氧化物作為光觸媒，並將其嵌入特殊的塑料邊框中製成新型大型面板，與傳統玻璃面板相比，其耐寒性顯著提升，且生產氫氣效率維持既有水準。該團隊曾於2021年在茨城縣100平方公尺的設施中，達成單日產氫約1,800公升的紀錄，目前正於長野縣飯田市建設佔地約2,000平方公尺的實證設施，預計本年夏季正式啟動大規模試驗。

此技術已引發國際高度關注，信州大學已與澳洲阿得雷德大學（University of Adelaide）及新創公司Spark Hydrogen合作，於本年3月宣布在澳洲120平方公尺的裝置中成功回收氫氣，證實該技術在高溫乾燥環境下的高度適應性。

儘管光觸媒法被視為極具成本競爭力的製氫方案，但距離實用化仍有挑戰。目前的「能量轉換效率」（太陽能轉化為氫能的比率）僅約1%，主因是現有技術僅能利用約占太陽光能量5%的紫外線。後續研究團隊計劃開發能利用「可見光」（約占太陽光能量50%）的新型光觸媒，目標將效率提升至實用化門檻的5%。

除光觸媒法外，其他同步發展的技術簡介如下：
TOYOTA中央研究所：利用光電極產生的電力將水與CO2轉化為甲酸。2021年已在1平方公尺裝置上達成10.5%的高轉換效率，未來目標建立CO2回收再資源化系統。
大阪公立大學與飯田集團：針對小規模家庭開發將CO2轉化在常溫下為液體且比氫氣更易儲存與運輸的甲酸，需要時再釋放氫氣發電的系統。目前轉換效率約4%，預計2030年商業化。
根據Precedence Research的調查，2024年人工光合作用相關市場規模約為8,339萬美元，預計至2034年將大幅成長至3.18億美元。在全球競爭態勢中，儘管中國正加速佈局光電極領域，日本則憑藉光觸媒技術持續維持領先地位。為鞏固技術優勢，日本環境省已於2025年9月發布技術開發藍圖，並於本年度預算編列26億日圓專款，旨在透過產官學緊密合作，突破效率與成本瓶頸，以期在2035年實現商業化與普及化目標。(資料來源：經濟部國際貿易署)

資料來源-MoneyDJ理財網