La produzione di idrogeno solare su larga scala attraverso la scissione dell'acqua utilizzando un fotocatalizzatore in polvere è considerata uno dei metodi più promettenti per la produzione di combustibili sostenibili in futuro. Nel 2018, questo gruppo di ricerca ha dimostrato che il reattore a pannello fotocatalitico per la scissione dell'acqua può essere scalato fino a 1 metro quadrato di dimensione senza compromettere l'attività di scissione dell'acqua solare del fotocatalizzatore. Però, la separazione e la raccolta su larga scala dell'idrogeno solare oltre la scala di laboratorio non erano mai state realizzate. Era necessario rivedere il design del reattore a pannello fotocatalitico e sviluppare un sistema per separare in modo sicuro la miscela di gas di idrogeno e ossigeno in un ambiente esterno.

Il progetto di ricerca congiunto che coinvolge NEDO, ARPChi, L'Università di Tokyo, Fujifilm, TOTO, Mitsubishi Chimica, La Meiji University e la Shinshu University (responsabili della tecnologia fotocatalitica di scissione dell'acqua) hanno dimostrato che in un'area all'aperto su larga scala di 100 m ² è possibile scindere l'acqua utilizzando un fotocatalizzatore in polvere e raggi solari per recuperare l'idrogeno solare dal gas idrogeno-ossigeno generato. Sono ancora necessari test di sicurezza più rigorosi, ma se viene utilizzato un sistema adeguatamente progettato, il gas idrogeno-ossigeno altamente esplosivo può essere maneggiato in sicurezza per lunghi periodi. Perciò, un sistema per produrre una grande quantità di idrogeno solare a basso costo attraverso il miglioramento del fotocatalizzatore sensibile alla luce visibile, il pannello fotocatalizzatore, e il modulo di separazione del gas è a portata di mano.

Il raggiungimento di questa impresa ha richiesto molti progressi tecnologici e la collaborazione di esperti di vari campi. Lo sviluppo e la dimostrazione della separazione stabile dell'idrogeno del gas misto di idrogeno umido e ossigeno indipendentemente dalle condizioni meteorologiche e del sole è una tecnologia rivoluzionaria senza precedenti che è attualmente in fase di revisione del brevetto. Il professore associato dell'Università di Shinshu Takashi Hisatomi della Research Initiative for Supra-Materials, esperto di fotocatalisi per la scissione dell'acqua e la produzione di idrogeno, afferma che "dimostrando l'intero processo dalla generazione dell'idrogeno alla separazione su scala più grande del mondo, la realizzazione di un sistema di produzione solare di idrogeno basato sulla reazione di scissione dell'acqua utilizzando fotocatalizzatori in polvere è diventata più realistica e sarà meglio compresa dal grande pubblico."

Il fotocatalizzatore in questo studio utilizza la luce ultravioletta. Per l'implementazione nel mondo reale sarà necessario realizzare un fotocatalizzatore sensibile alla luce visibile altamente efficiente con un livello di praticità del 5% o superiore. Il gruppo sta anche lavorando per abbassare i costi e ampliare la scala del pannello fotocatalizzatore. L'attuale reattore a pannello è robusto, ma è necessario sviluppare un reattore poco costoso che possa essere prodotto in serie mantenendo durata e sicurezza. Le prestazioni di separazione e l'efficienza energetica del processo di separazione del gas devono essere migliorate perché la membrana di separazione utilizzata era già pronta e non progettata per questo modulo di separazione del gas. Le prestazioni di separazione dell'idrogeno dal gas misto idrogeno-ossigeno non erano sufficienti. Il processo di separazione non ha precedenti, quindi non c'è un esempio comparativo, il che significa che c'è ancora spazio per miglioramenti.