- 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。
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