産業技術総合研究所（産総研）の研究グループは，多孔質の酸化タングステン（WO3）などを積層した半導体光電極を用いて，太陽光エネルギーで水を分解し，水素製造と同時にさまざまな高付加価値の化学薬品を効率良く製造する技術を開発した（ニュースリリース）。
植物の光合成のように太陽光エネルギーを直接化学エネルギーに変換して貯蔵する人工光合成技術が近年注目され，酸化物の光触媒粉末や光電極を用いて，太陽光を利用して水と炭酸ガスから酸素と有機物を合成したり，水から水素と酸素を合成（ソーラー水素製造）したりする研究が活発に行なわれている。
また，さまざまな化学薬品の製造には膨大な化石燃料のエネルギーが使用されている。化学薬品の製造には酸化還元反応を伴う場合が大部分だが，もし，太陽光エネルギーを利用した光電気化学的な化学薬品製造プロセスが高効率・低電圧で実現できれば，大きな省エネ効果と低コスト化が期待できる。
研究グループは，タングステン酸イオンを含む溶液を導電性ガラスにスピンコートし，焼成するという簡便な方法で成膜した多孔質の酸化タングステン膜の半導体光電極を作製した。膜厚を厚くしてさらに光散乱を有効利用しながら光吸収効率を大きくすることで，水素と同時にさまざまな高付加価値の酸化剤を効率良く製造することができた。
光電極と対極との間には逆反応を防ぐためにイオン交換膜を配置している。酸化剤としては，硫酸水溶液（HSO4–）から過硫酸（S2O82-），食塩（NaCl）水溶液から次亜塩素酸塩（ClO–），炭酸塩水溶液から過酸化水素（H2O2），ヨウ素酸塩（IO3–）を含む水溶液から過ヨウ素酸塩（IO4–），三価セリウム塩（Ce3+）を含む水溶液から四価セリウム塩（Ce4+）などを含む水溶液が効率良く製造できた。
S2O82-，ClO–，H2O2に関しては，これまでの報告の中で最も高い性能が得られた。またIO4–およびCe4+生成は全く新規な反応。これらの反応はいずれも，酸素発生の酸化還元準位（1.23 V（RHE））よりも正に大きく，太陽光エネルギーの有効利用にもつながる。
太陽光エネルギーを，補助電圧をかけながら水素と過硫酸の化学エネルギーに変換・蓄積するための，光電極の性能指数である太陽光エネルギー変換効率（ABPE効率）は2.2%であった。この数字はこれまでの報告値と比べて約1.6倍と効率が最も高い。
製造したさまざまな酸化剤さまざまな分野に利用できる。水溶液に存在する酸化剤を別の場所で分解すれば，高純度の酸素を製造することもでき，純酸素ガスの集中捕集も容易になる。また，酸化剤は使用後に元の原料に戻る。
無尽蔵な太陽光エネルギーを動力として，クリーンな水溶媒中で水素エネルギーと同時に有用化学薬品を製造・蓄積できるこのシステムについて研究グループは，太陽光エネルギーの革新的な有効利用法の将来性を明示した画期的な成果であるとしている。
関連記事「北大，可視光を用いて空気中の窒素をアンモニアに変換する人工光合成を開発」「北大ら，可視・近赤外光の利用と発生した水素・酸素の分離が同時に可能な人工光合成システムを開発」「分子研，人工光合成などの光触媒設計につながる新たな計測法を開発」
