JP2013155428A - Hydrogen production apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable downsizing of a substrate, to enable production of hydrogen with high efficiency, to enable linking of a plurality of apparatuses in a small and optional arrangement pattern, and to enable installation in a space of a variety of areas and of a variety of shapes.SOLUTION: This hydrogen production apparatus 10 includes a cathode member 31 and an anode member 21 including a photocatalyst to electrolyze water to produce oxygen and hydrogen by receiving light with the photocatalyst, and includes a frame 12 that holds the cathode member and the anode member and forms thereinside a space for storing an electrolytic solution, and an electric connection part 42 made electrically conductive with the anode member 21, with the anode member including a substrate to which the photocatalyst adheres on one face thereof and a conductive film 23 formed on the one face to extend to the other face thereof, and with the electric connection part connected to a conductive plate in contact with the conductive film 23 formed on the other face, at the peripheral part of the substrate 22.

Description

本発明は、水素製造装置に関するものである。   The present invention relates to a hydrogen production apparatus.

従来、太陽エネルギーを利用して水を電気分解することによって水素を製造する水素製造装置の開発が行われているが、近年は、高性能の半導体光触媒を使用して水を電気分解する技術の研究が進んでいる（例えば、非特許文献１及び２参照。）。   Conventionally, a hydrogen production apparatus for producing hydrogen by electrolyzing water using solar energy has been developed. Recently, a technology for electrolyzing water using a high-performance semiconductor photocatalyst has been developed. Research is progressing (for example, refer nonpatent literature 1 and 2).

このような水素製造装置によって製造された水素を貯蔵して、例えば、燃料電池システム等に供給するようにすることは、不安定な自然エネルギーである太陽エネルギーを水素という貯蔵可能な安定した形態のエネルギーに変換して利用することを意味し、化石資源に依存しないエネルギー社会の実現に貢献することとなる。   For example, storing hydrogen produced by such a hydrogen production apparatus and supplying it to a fuel cell system or the like is a stable form of solar energy that is unstable natural energy that can be stored as hydrogen. This means that it is converted to energy and used, and contributes to the realization of an energy society that does not depend on fossil resources.

佐山和弘、「触媒」、Vol.47、 No. 4 (2005) 、p.267Kazuhiro Sayama, "Catalyst", Vol. 47, No. 4 (2005), p.267 Y.Miseki et al. Phys. CHEM. Lett. (2010)1 、1196-1200Y. Miseki et al. Phys. CHEM. Lett. (2010) 1, 1196-1200

しかしながら、前記従来の水素製造装置においては、光触媒粉末の水素発生効率が必ずしも高いものでないことや、十分な量の水素を製造するためには、水分解で得られた生成ガスを分離したりする必要性から装置サイズを大きくしなければならない。そのため建物の屋根、壁面等のような狭く不定形の場所に設置することも困難である。 However, in the conventional hydrogen production apparatus, the hydrogen generation efficiency of the photocatalyst powder is not necessarily high, and in order to produce a sufficient amount of hydrogen, the product gas obtained by water splitting is separated. The device size must be increased due to necessity. For this reason, it is difficult to install in a narrow, irregularly shaped place such as a roof of a building or a wall surface.

本発明は、前記従来の水素製造装置の問題点を解決して、光触媒を凝縮し作成した電極、すなわち光触媒電極を作成することで水分解装置を小型化することができ、水素を高い効率で製造することができ、小型で任意の配置形態で複数個連結することができ、かつ生成ガスを電解質膜を介して容易に分離することができ、種々の面積の種々の形状のスペースに配設することができる水素製造装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the problems of the conventional hydrogen production apparatus, and can reduce the size of the water splitting apparatus by creating a photocatalyst-condensed electrode, that is, a photocatalyst electrode. It can be manufactured, can be connected in a small size and in any arrangement, and the generated gas can be easily separated through the electrolyte membrane, and can be arranged in various shaped spaces with various areas. An object of the present invention is to provide a hydrogen production apparatus capable of performing the above.

そのために、本発明の水素製造装置においては、陰極部材と、光触媒を含む陽極部材とを有し、前記光触媒が光を受光することによって水を電気分解して水素及び酸素を生成する水素製造装置であって、前記陰極部材及び陽極部材を保持するとともに、内部に電解液収容空間を形成するフレームと、前記陽極部材と導通する電気的接続部とを有し、前記陽極部材は、一方の面に光触媒を付着させた基板と、前記一方の面に形成されるとともに、他方の面にまで延長して形成された導電膜とを備え、前記電気的接続部は、前記基板の周辺部において前記他方の面に形成された導電膜に接触する導電板に接続されている。   Therefore, in the hydrogen production apparatus of the present invention, the hydrogen production apparatus includes a cathode member and an anode member including a photocatalyst, and the photocatalyst receives light to electrolyze water to generate hydrogen and oxygen. The cathode member and the anode member are held, and a frame that forms an electrolyte solution containing space therein, and an electrical connection portion that is electrically connected to the anode member, and the anode member has one surface And a conductive film formed on the one surface and extended to the other surface, and the electrical connection portion is formed at the peripheral portion of the substrate. The conductive plate is in contact with the conductive film formed on the other surface.

請求項１の構成によれば、基板を小型化することができ、電気抵抗を低くすることができ、水素を高い効率で製造することができる。また、水素製造装置同士を容易に接続することができるので、任意の個数の水素製造装置を任意の配置形態で連結することができ、種々の面積の種々の形状のスペースに水素製造装置を配設することができる。   According to the structure of Claim 1, a board | substrate can be reduced in size, an electrical resistance can be made low, and hydrogen can be manufactured with high efficiency. In addition, since the hydrogen production apparatuses can be easily connected to each other, any number of hydrogen production apparatuses can be connected in any arrangement form, and the hydrogen production apparatuses can be arranged in various shapes of spaces having various areas. Can be set.

請求項２の構成によれば、構造を簡素化することができる。   According to the structure of Claim 2, a structure can be simplified.

請求項３の構成によれば、導電板と導電膜とが確実に導通する。   According to the configuration of the third aspect, the conductive plate and the conductive film are reliably conducted.

請求項４の構成によれば、簡単な構造でありながら、導電板と導電膜とが確実に導通し、かつ、導電板及び基板をフレームによって確実に保持することができる。   According to the configuration of the fourth aspect, the conductive plate and the conductive film can be reliably conducted while having a simple structure, and the conductive plate and the substrate can be reliably held by the frame.

本発明の実施の形態における水素製造装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the hydrogen production apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における水素製造装置を含む水素製造システムの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the hydrogen production system containing the hydrogen production apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における水素製造装置の動作原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of operation of the hydrogen production device in an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態における水素製造装置の分解図である。It is an exploded view of the hydrogen production apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における水素製造装置の二面図である。It is a two-view figure of the hydrogen production apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における水素製造装置の断面図であり図５におけるＡ−Ａ矢視断面図である。It is sectional drawing of the hydrogen production apparatus in embodiment of this invention, and is AA arrow sectional drawing in FIG. 本発明の実施の形態における水素製造装置の要部拡大断面図であり図６におけるＢ部拡大図である。It is a principal part expanded sectional view of the hydrogen production apparatus in embodiment of this invention, and is the B section enlarged view in FIG. 本発明の実施の形態における水素製造装置を複数個連結する前の状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state before connecting the multiple hydrogen production apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における水素製造装置を複数個連結した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which connected multiple hydrogen production apparatuses in embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は本発明の実施の形態における水素製造装置を示す斜視図、図２は本発明の実施の形態における水素製造装置を含む水素製造システムの構成を示す概略図、図３は本発明の実施の形態における水素製造装置の動作原理を説明する図である。   FIG. 1 is a perspective view illustrating a hydrogen production apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a hydrogen production system including the hydrogen production apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. It is a figure explaining the operating principle of the hydrogen production apparatus in the form.

図において、１０は本実施の形態における水素製造装置としての水素製造モジュールであり、太陽光等の光を受光して電解液を含む水を酸化することによって酸素を生成する光触媒と、水分解にて生成されたプロトンを還元して水素を生成する低電圧電気分解とを組み合わせたものである。具体的には、前記水素製造モジュール１０は、ＷＯ3 （酸化タングステン）から成る光触媒を一面に付着させたガラス等の透明基板を備える陽極部材２１と、耐食性の強い鋼などの導電性金属から成る陰極部材３１とを有し、図３に示されるような動作原理に従って水素を生成する。なお、前記光触媒の材料は、必ずしもＷＯ3 に限定されるものでなく、ＴｉＯ2 （二酸化チタン）、ＳｒＴｉＯ3 （チタン酸ストロンチウム）、ＢａＴｉＯ3 （チタン酸バリウム）、ＺｒＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ2 （二酸化錫（すず））、ＣｄＳ（硫化カドミウム）等の任意の物質を選択することができる。 In the figure, reference numeral 10 denotes a hydrogen production module as a hydrogen production apparatus in the present embodiment, which receives a light such as sunlight and oxidizes water containing an electrolytic solution to generate oxygen, and water decomposition. This is a combination of low-voltage electrolysis that generates hydrogen by reducing protons generated in this way. Specifically, the hydrogen production module 10 is made of an anode member 21 having a transparent substrate such as glass on which a photocatalyst made of WO 3 (tungsten oxide) is attached, and a conductive metal such as steel having strong corrosion resistance. It has a cathode member 31 and generates hydrogen according to the operating principle as shown in FIG. The material of the photocatalyst is not necessarily limited to WO3, TiO 2 (titanium dioxide), SrTiO 3 (strontium titanate), BaTiO 3 (barium titanate), ZrO (zinc oxide), SnO 2 ( Any substance such as tin dioxide (tin) or CdS (cadmium sulfide) can be selected.

図３において、７４は太陽等の光源であり、該光源７４からの光は陽極部材２１を照射する。また、６４は陽極部材２１と陰極部材３１との間に所定の電圧を印加するための電池等の外部電源であって、導電線６３を介して、陽極部材２１及び陰極部材３１に接続されている。なお、前記所定の完全水分解する半導体のバンドギャップできまる。例えば、酸化タングステン電極ならば０．８〔Ｖ〕程度の印加電圧で完全水分解が可能である。すなわち、水中に配設された陽極部材２１の表面からは酸素が生成され、水中に配設された陰極部材３１の表面からは水素が生成される。   In FIG. 3, reference numeral 74 denotes a light source such as the sun, and the light from the light source 74 irradiates the anode member 21. Reference numeral 64 denotes an external power source such as a battery for applying a predetermined voltage between the anode member 21 and the cathode member 31, and is connected to the anode member 21 and the cathode member 31 via a conductive wire 63. Yes. The predetermined semiconductor band gap that undergoes complete water decomposition is obtained. For example, in the case of a tungsten oxide electrode, complete water decomposition is possible with an applied voltage of about 0.8 [V]. That is, oxygen is generated from the surface of the anode member 21 disposed in water, and hydrogen is generated from the surface of the cathode member 31 disposed in water.

図２に示されるように、前記外部電源６４に加えて、水素製造モジュール１０には水循環管路６１、水素排出管路６６、酸素排出管路６８、照度センサ７１、水位ゲージ７２等が接続されている。   As shown in FIG. 2, in addition to the external power source 64, the hydrogen production module 10 is connected with a water circulation line 61, a hydrogen discharge line 66, an oxygen discharge line 68, an illuminance sensor 71, a water level gauge 72, and the like. ing.

そして、前記水循環管路６１を介して、水素製造モジュール１０内に水が供給される。また、前記水循環管路６１には、水循環ポンプ６２ａ、流量調整弁６２ｂ等が配設され、水位ゲージ７２が検出した水素製造モジュール１０内の水位が適切な値となるように、水素製造モジュール１０内への水の供給量及び排出量が制御される。なお、前記水循環管路６１には、必要に応じて、フィルタ、リザーブタンク、水源からの管路等を配設することができる。   Then, water is supplied into the hydrogen production module 10 via the water circulation pipe 61. Further, the water circulation pipe 61 is provided with a water circulation pump 62a, a flow rate adjusting valve 62b, and the like, so that the water level in the hydrogen production module 10 detected by the water level gauge 72 becomes an appropriate value. The amount of water supplied and discharged is controlled. The water circulation pipe 61 can be provided with a filter, a reserve tank, a pipe from a water source, and the like as necessary.

また、水素製造モジュール１０で生成された水素は、水素排出管路６６を通って排出され、水素タンク６７内に貯蔵される。該水素タンク６７内に貯蔵された水素は、例えば、発電のために燃料電池装置に燃料ガスとして供給してもよいし、動力を得るために水素エンジンに、さらには熱エネルギー源としての燃料ガスとして供給してもよい。   Further, the hydrogen generated by the hydrogen production module 10 is discharged through the hydrogen discharge line 66 and stored in the hydrogen tank 67. The hydrogen stored in the hydrogen tank 67 may be supplied as a fuel gas to a fuel cell device for power generation, for example, to a hydrogen engine for obtaining power, and further as a fuel gas as a heat energy source. May be supplied as

さらに、水素製造モジュール１０で生成された酸素は、酸素排出管路６８を通って排出され、酸素タンク６９内に貯蔵される。該酸素タンク６９内に貯蔵された酸素は、例えば、発電のために燃料電池装置に酸化ガスとして供給してもよいし、他の用途に使用してもよい。   Further, oxygen generated by the hydrogen production module 10 is discharged through the oxygen discharge pipe 68 and stored in the oxygen tank 69. For example, oxygen stored in the oxygen tank 69 may be supplied as an oxidizing gas to the fuel cell device for power generation, or may be used for other purposes.

図１に示されるように、本実施の形態における水素製造モジュール１０は、六面体状、具体的には、直方体状の形状を備える。望ましくは、図１における上側の面及び下側の面が正方形であり、該正方形の四辺に接続された四面、すなわち、四つの側面が横長の長方形である。具体的には、水素製造モジュール１０は、内側フレーム１２と、該内側フレーム１２の外側に配設された外側フレーム１１とを含む六面体状、すなわち、直方体状のフレームを有する。なお、前記内側フレーム１２は、上方内側フレーム１２Ｕと下方内側フレーム１２Ｌとを含み、前記外側フレーム１１は、上方外側フレーム１１Ｕと下方外側フレーム１１Ｌとを含んでいる。   As shown in FIG. 1, the hydrogen production module 10 in the present embodiment has a hexahedral shape, specifically, a rectangular parallelepiped shape. Preferably, the upper surface and the lower surface in FIG. 1 are square, and the four surfaces connected to the four sides of the square, that is, the four side surfaces are horizontally long rectangles. Specifically, the hydrogen production module 10 has a hexahedral frame, that is, a rectangular parallelepiped frame including an inner frame 12 and an outer frame 11 disposed outside the inner frame 12. The inner frame 12 includes an upper inner frame 12U and a lower inner frame 12L, and the outer frame 11 includes an upper outer frame 11U and a lower outer frame 11L.

そして、前記上方外側フレーム１１Ｕには、貫通する窓部１３が形成されている。図に示される例では、正方形である。そして、前記窓部１３内には、陽極部材２１の背面が露出している。これにより、上方外側フレーム１１Ｕの上側の面を照射する光源７４からの光は、窓部１３を通過して陽極部材２１を照射する。そして、前記光源７４からの光は、前記陽極部材２１の透明基板を透過して該透明基板の表面に付着する光触媒を照射する。その結果、水素製造モジュール１０内の水に接している陽極部材２１の表面から酸素が生成される。   A through-hole window 13 is formed in the upper outer frame 11U. In the example shown in the figure, it is a square. The back surface of the anode member 21 is exposed in the window portion 13. Thus, the light from the light source 74 that irradiates the upper surface of the upper outer frame 11U passes through the window portion 13 and irradiates the anode member 21. And the light from the said light source 74 irradiates the photocatalyst which permeate | transmits the transparent substrate of the said anode member 21, and adheres to the surface of this transparent substrate. As a result, oxygen is generated from the surface of the anode member 21 in contact with water in the hydrogen production module 10.

また、水素製造モジュール１０の側面の長手方向中心付近では、外側フレーム１１の一部が欠落し、内側フレーム１２が露出している。そして、水素製造モジュール１０の側面の長手方向中心における内側フレーム１２の側面には、該側面を厚さ方向に貫通する管路接続部としての側面導孔（こう）１４が形成されている。該側面導孔１４は、上方内側フレーム１２Ｕに形成された上側側面導孔１４Ｕと、下方内側フレーム１２Ｌに形成された下側側面導孔１４Ｌとを含んでいる。前記側面導孔１４は、水素製造モジュール１０の内部と外部とを連通する導通孔であり、その外側端部には、図示されない管路接続継ぎ手、すなわち、ジョイントを接続することができる。そして、図１に示されるように、前記側面導孔１４には、図示されないジョイントを介して、水循環管路６１、水素排出管路６６、酸素排出管路６８等の管路が接続される。なお、前記側面導孔１４の外側端部には、ジョイントに代えて、図示されない栓、蓋（ふた）等の閉鎖具を接続することもできる。これにより、所望の側面導孔１４を閉鎖することができる。   In addition, in the vicinity of the longitudinal center of the side surface of the hydrogen production module 10, a part of the outer frame 11 is missing and the inner frame 12 is exposed. Then, a side surface guide hole (cold) 14 is formed on the side surface of the inner frame 12 at the center in the longitudinal direction of the side surface of the hydrogen production module 10 as a pipe connection portion that penetrates the side surface in the thickness direction. The side guide hole 14 includes an upper side guide hole 14U formed in the upper inner frame 12U and a lower side guide hole 14L formed in the lower inner frame 12L. The side guide hole 14 is a conduction hole that communicates the inside and the outside of the hydrogen production module 10, and a pipe connection joint, that is, a joint (not shown) can be connected to the outer end portion thereof. As shown in FIG. 1, pipes such as a water circulation pipe 61, a hydrogen discharge pipe 66, and an oxygen discharge pipe 68 are connected to the side guide hole 14 through a joint (not shown). In addition, it can replace with a joint at the outer side edge part of the said side surface conducting hole 14, and can also connect closures, such as a stopper which is not shown in figure, a lid | cover (lid). Thereby, the desired side surface guide hole 14 can be closed.

さらに、水素製造モジュール１０の側面の長手方向中心における内側フレーム１２と外側フレーム１１との境界には、電気的接続部としての電極接続部４２が配設されている。該電極接続部４２は、外側フレーム１１の側面の外方に延出する凸状端子部４２ａと、外側フレーム１１の側面から内方に凹入する凹状端子部４２ｂとを含んでいる。前記電極接続部４２には、図示されない電気接続部材、すなわち、電気コネクタを接続することができる。そして、図１に示されるように、前記電極接続部４２には、図示されない電気コネクタを介して、外部電源６４からの導電線６３等の電線が接続される。なお、水素製造モジュール１０の隣接する側面同士では、凸状端子部４２ａと凹状端子部４２ｂとの配置の仕方が逆転するようになっている。つまり、図１に示される例で、左側の側面では凸状端子部４２ａが下方に位置し凹状端子部４２ｂが上方に位置するように配置されているのに対して、右側の側面では凸状端子部４２ａが上方に位置し凹状端子部４２ｂが下方に位置するように配置されている。   Furthermore, an electrode connection portion 42 as an electrical connection portion is disposed at the boundary between the inner frame 12 and the outer frame 11 at the longitudinal center of the side surface of the hydrogen production module 10. The electrode connection portion 42 includes a convex terminal portion 42 a extending outward from the side surface of the outer frame 11 and a concave terminal portion 42 b recessed inward from the side surface of the outer frame 11. An electrical connection member (not shown), that is, an electrical connector can be connected to the electrode connection portion 42. As shown in FIG. 1, an electric wire such as a conductive wire 63 from an external power source 64 is connected to the electrode connecting portion 42 via an electrical connector (not shown). In addition, between the adjacent side surfaces of the hydrogen production module 10, the arrangement of the convex terminal portions 42 a and the concave terminal portions 42 b is reversed. In other words, in the example shown in FIG. 1, the left side surface is arranged such that the convex terminal portion 42 a is positioned downward and the concave terminal portion 42 b is positioned upward, whereas the right side surface is convex. The terminal part 42a is located above and the concave terminal part 42b is located below.

次に、前記水素製造モジュール１０の内部構造について説明する。   Next, the internal structure of the hydrogen production module 10 will be described.

図４は本発明の実施の形態における水素製造装置の分解図、図５は本発明の実施の形態における水素製造装置の二面図、図６は本発明の実施の形態における水素製造装置の断面図であり図５におけるＡ−Ａ矢視断面図、図７は本発明の実施の形態における水素製造装置の要部拡大断面図であり図６におけるＢ部拡大図である。なお、図５において、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図であり、図７において、（ａ）は本実施の形態の構造を示す図、（ｂ）は比較例の構造を示す図である。   4 is an exploded view of the hydrogen production apparatus according to the embodiment of the present invention, FIG. 5 is a two-sided view of the hydrogen production apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross section of the hydrogen production apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5, and FIG. 5A is a plan view, FIG. 5B is a side view, FIG. 7A is a diagram showing the structure of this embodiment, and FIG. 5B is a structure of a comparative example. FIG.

図４に示されるように、水素製造モジュール１０は、下側から、下方外側フレーム１１Ｌ、陰極部材３１、下方内側フレーム１２Ｌ、分離膜５１、上方内側フレーム１２Ｕ、陽極部材２１、集電部材４１及び上方外側フレーム１１Ｕ、の順に重ねられた複数の部材を有する。   As shown in FIG. 4, the hydrogen production module 10 includes a lower outer frame 11L, a cathode member 31, a lower inner frame 12L, a separation membrane 51, an upper inner frame 12U, an anode member 21, a current collecting member 41, and The upper outer frame 11U has a plurality of members stacked in this order.

そして、前記上方外側フレーム１１Ｕは、樹脂等の材料から成る一体的に形成された部材であり、平板部１１ａと側板部１１ｂとを備える。前記平板部１１ａは、外形が正方形の平板状部材であるが、中央に正方形の大きな窓部１３が形成されているので、口の字状の形状を備える矩（く）形フランジ状となっている。   The upper outer frame 11U is an integrally formed member made of a material such as resin, and includes a flat plate portion 11a and a side plate portion 11b. The flat plate portion 11a is a flat plate member having a square outer shape, but since a large square window portion 13 is formed at the center, the flat plate portion 11a has a rectangular flange shape having a square shape. Yes.

また、前記側板部１１ｂは、前記平板部１１ａの四つの側縁から下方に向けて直交するように延出する二対の平板状部材である。そして、各側板部１１ｂの長手方向中心には、略矩形の切欠き部１１ｃが形成されている。さらに、互いに対向する一対の側板部１１ｂにおける切欠き部１１ｃの両側からは、一対の係合腕部１１ｄが下方に向けて延出し、他の一対の側板部１１ｂにおける切欠き部１１ｃの両側には、前記係合腕部１１ｄを収容する一対の係合溝部１１ｆが形成されている。なお、各係合腕部１１ｄの下端には係合爪部１１ｅが形成され、各係合溝部１１ｆの上端には前記係合爪部１１ｅと係合する係合凹部１１ｇが形成されている。   The side plate portions 11b are two pairs of flat plate-like members that extend downward from the four side edges of the flat plate portion 11a so as to be orthogonal to the lower side. And the substantially rectangular notch part 11c is formed in the longitudinal center of each side-plate part 11b. Further, a pair of engaging arm portions 11d extend downward from both sides of the notch portion 11c in the pair of side plate portions 11b facing each other, and on both sides of the notch portion 11c in the other pair of side plate portions 11b. Are formed with a pair of engaging groove portions 11f for accommodating the engaging arm portions 11d. An engagement claw portion 11e is formed at the lower end of each engagement arm portion 11d, and an engagement recess 11g that engages with the engagement claw portion 11e is formed at the upper end of each engagement groove portion 11f.

本実施の形態において、下方外側フレーム１１Ｌは、前記上方外側フレーム１１Ｕと実質的に同じ構造を備え、上下逆様に配置された部材である。そして、図４に示される状態から、上方外側フレーム１１Ｕと下方外側フレーム１１Ｌとを接近させて互いに結合すると、一方の係合腕部１１ｄが相手方の係合溝部１１ｆに収容され、係合爪部１１ｅが係合凹部１１ｇと係合する。これにより、図５に示されるように、上方外側フレーム１１Ｕと下方外側フレーム１１Ｌとが互いに結合して、離間不能となり、単一の外側フレーム１１として機能する。   In the present embodiment, the lower outer frame 11L is a member that has substantially the same structure as the upper outer frame 11U and is disposed upside down. Then, from the state shown in FIG. 4, when the upper outer frame 11U and the lower outer frame 11L are brought close to each other and coupled to each other, one engaging arm portion 11d is accommodated in the mating engaging groove portion 11f, and the engaging claw portion 11e engages with the engaging recess 11g. Accordingly, as shown in FIG. 5, the upper outer frame 11 </ b> U and the lower outer frame 11 </ b> L are coupled to each other and cannot be separated from each other, and function as a single outer frame 11.

前記陽極部材２１は、図７（ａ）に示されるように、外形が正方形の平板状の透明基板である基板２２の下面に導電膜２３を形成し、さらに、該導電膜２３の下面に光触媒を付着させた部材である。また、前記基板２２の上面における周辺部には、前記下面に形成した導電膜２３と連続するように導電膜２３が形成されている。つまり、該導電膜２３は、基板２２の下面に形成されるとともに、上面にまで延長して形成されている。具体的には、基板２２の上面に形成された導電膜２３は、基板２２の側面に形成された導電膜２３を介して、基板２２の下面に形成された導電膜２３と接続されている。   As shown in FIG. 7A, the anode member 21 has a conductive film 23 formed on the lower surface of a substrate 22 which is a flat transparent substrate having a square outer shape, and a photocatalyst on the lower surface of the conductive film 23. Is a member to which is attached. A conductive film 23 is formed on the periphery of the upper surface of the substrate 22 so as to be continuous with the conductive film 23 formed on the lower surface. That is, the conductive film 23 is formed on the lower surface of the substrate 22 and extends to the upper surface. Specifically, the conductive film 23 formed on the upper surface of the substrate 22 is connected to the conductive film 23 formed on the lower surface of the substrate 22 through the conductive film 23 formed on the side surface of the substrate 22.

そして、基板２２の上面における周辺部に形成された導電膜２３に接するように、導電板としての集電部材４１が配設されている。該集電部材４１は、金属等の導電性の材料から成る一体的に形成された部材であり、口の字状の形状を備える矩形フランジ状の平板部４１ａを含み、該平板部４１ａの下面の少なくとも一部が、前記基板２２の上面における周辺部において前記導電膜２３に接触する。   A current collecting member 41 as a conductive plate is disposed so as to be in contact with the conductive film 23 formed in the peripheral portion on the upper surface of the substrate 22. The current collecting member 41 is an integrally formed member made of a conductive material such as metal, and includes a rectangular flange-shaped flat plate portion 41a having a mouth shape, and a lower surface of the flat plate portion 41a. At least a part of which contacts the conductive film 23 at the peripheral portion on the upper surface of the substrate 22.

なお、前記平板部４１ａの外側面であって互いに対向する一対の側板部４１ｂにおける長手方向中心には凹状端子部４２ｂが形成され、他の一対の側板部４１ｂにおける長手方向中心には外方に向けて膨出する膨出部４１ｃが形成されるとともに、該膨出部４１ｃに凸状端子部４２ａが接続されている。前記膨出部４１ｃは、上方外側フレーム１１Ｕと下方外側フレーム１１Ｌとが互いに結合した状態において、前記上方外側フレーム１１Ｕの切欠き部１１ｃ内に収容される。   A concave terminal portion 42b is formed at the center in the longitudinal direction of the pair of side plate portions 41b opposite to each other on the outer surface of the flat plate portion 41a, and outward from the center in the longitudinal direction of the other pair of side plate portions 41b. A bulging portion 41c bulging out is formed, and a convex terminal portion 42a is connected to the bulging portion 41c. The bulging portion 41c is accommodated in the cutout portion 11c of the upper outer frame 11U in a state where the upper outer frame 11U and the lower outer frame 11L are coupled to each other.

仮に、前記構成の基板２２及び集電部材４１を使用しないとすると、外部電源６４を基板２２の導電膜２３に電気的に接続するためには、図７（ｂ）に示されるように、下面に導電膜２３が塗布された基板２２を上方外側フレーム１１Ｕ及び上方内側フレーム１２Ｕの側面よりも外方に突出させる必要がある。この場合、基板２２の導電膜２３に一般的な電気コネクタを接続することができず、外部電源６４からの導電線６３を接続することが困難である。また、後述するように水素製造モジュール１０同士を接続することも、困難である。さらに、一般的に電気抵抗が高い導電膜２３を導電経路として使用する距離が長くなり、電気導電性が低下してしまう。   If the substrate 22 and the current collecting member 41 having the above-described configuration are not used, in order to electrically connect the external power source 64 to the conductive film 23 of the substrate 22, as shown in FIG. It is necessary to make the substrate 22 coated with the conductive film 23 protrude outward from the side surfaces of the upper outer frame 11U and the upper inner frame 12U. In this case, a general electrical connector cannot be connected to the conductive film 23 of the substrate 22, and it is difficult to connect the conductive line 63 from the external power source 64. In addition, it is difficult to connect the hydrogen production modules 10 as described later. Furthermore, generally, the distance for using the conductive film 23 having a high electrical resistance as a conductive path becomes long, and the electrical conductivity is lowered.

これに対して、本実施の形態においては、前記構成の基板２２及び集電部材４１を使用するので、これらの問題点を解決することができる。   On the other hand, in this embodiment, since the substrate 22 and the current collecting member 41 having the above-described configuration are used, these problems can be solved.

また、前記上方内側フレーム１２Ｕは、樹脂等の材料から成る一体的に形成された部材であり、前記上方外側フレーム１１Ｕの平板部１１ａと同様に、口の字状の形状を備える矩形フランジ状となっているが、前記上方外側フレーム１１Ｕの平板部１１ａよりも厚肉（上下方向の寸法が大きい）の部材である。そして、上面側及び下面側に位置する平面部１２ａには、中心の開口部５５Ｕを囲繞（にょう）するように連続した矩形環状のシール収容溝１２ｄが形成されている。該シール収容溝１２ｄ内には、Ｏ−リング等のシール部材５３が収容されている。また、前記上方内側フレーム１２Ｕの互いに対向する一対の側板部１２ｂにおける長手方向中心には外方に向けて膨出する膨出部１２ｃが形成されるとともに、該膨出部１２ｃには上側側面導孔１４Ｕが形成されている。   Further, the upper inner frame 12U is an integrally formed member made of a material such as resin, and, like the flat plate portion 11a of the upper outer frame 11U, has a rectangular flange shape having a square shape. However, it is a member (having a larger vertical dimension) than the flat plate portion 11a of the upper outer frame 11U. The planar portion 12a located on the upper surface side and the lower surface side is formed with a continuous rectangular annular seal housing groove 12d so as to surround the central opening 55U. A seal member 53 such as an O-ring is accommodated in the seal accommodation groove 12d. In addition, a bulging portion 12c bulging outward is formed at the longitudinal center of the pair of side plate portions 12b facing each other of the upper inner frame 12U, and the bulging portion 12c has an upper side surface guide. A hole 14U is formed.

そして、前記集電部材４１の平板部４１ａは、基板２２とともに、上方外側フレーム１１Ｕの平板部１１ａと上方内側フレーム１２Ｕの平面部１２ａとによって、上下から挟持される。   And the flat plate part 41a of the said current collection member 41 is clamped from the upper and lower sides with the board | substrate 22 by the flat plate part 11a of the upper outer frame 11U, and the plane part 12a of the upper inner frame 12U.

また、本実施の形態において、下方内側フレーム１２Ｌは、前記上方内側フレーム１２Ｕと実質的に同じ構造を備え、前記上方内側フレーム１２Ｕとの間に分離膜５１を挟み込むようになっている。なお、該分離膜５１は、プロトン交換膜等のイオン交換膜であって、酸素及び水素が透過不能な膜である。   In the present embodiment, the lower inner frame 12L has substantially the same structure as the upper inner frame 12U, and the separation membrane 51 is sandwiched between the upper inner frame 12U. The separation membrane 51 is an ion exchange membrane such as a proton exchange membrane, and is a membrane that is impermeable to oxygen and hydrogen.

前記陽極部材２１及び分離膜５１によって上下が画定され、かつ、上方内側フレーム１２Ｕによって周囲が画定された水素製造モジュール１０の内部空間、すなわち、上方内側フレーム１２Ｕの開口部５５Ｕに相当する空間は、水を分解して酸素を生成する酸素生成空間として機能する。また、前記陰極部材３１及び分離膜５１によって上下が画定され、かつ、下方内側フレーム１２Ｌによって周囲が画定された水素製造モジュール１０の内部空間、すなわち、下方内側フレーム１２Ｌの開口部５５Ｌに相当する空間は、水を分解して水素を生成する水素生成空間として機能する。したがって、酸素排出管路６８は上側側面導孔１４Ｕに接続され、水素排出管路６６は下側側面導孔１４Ｌに接続される。   The internal space of the hydrogen production module 10 whose upper and lower sides are defined by the anode member 21 and the separation membrane 51 and whose periphery is defined by the upper inner frame 12U, that is, the space corresponding to the opening 55U of the upper inner frame 12U, It functions as an oxygen generation space that decomposes water and generates oxygen. Further, the internal space of the hydrogen production module 10 that is defined by the cathode member 31 and the separation membrane 51 and whose periphery is defined by the lower inner frame 12L, that is, a space corresponding to the opening 55L of the lower inner frame 12L. Functions as a hydrogen generation space in which water is decomposed to generate hydrogen. Therefore, the oxygen exhaust pipe 68 is connected to the upper side surface through hole 14U, and the hydrogen exhaust pipe 66 is connected to the lower side surface through hole 14L.

また、前記陰極部材３１は、鋼等の導電性金属から成る平板状の一体的に形成された部材である。そして、その上面３１ａには、エキスパンドメタル、金網、発泡金属等から成る多孔導電部材３２が付着している。該多孔導電部材３２は表面積が広い部材であるので、前記多孔導電部材３２を上面３１ａに付着させることによって、陰極部材３１の表面積を拡大したこととなり、水素の生成効率が上昇する。なお、前記多孔導電部材３２は、省略することもできる。   The negative electrode member 31 is a flat plate-like member formed of a conductive metal such as steel. And the porous conductive member 32 which consists of an expanded metal, a metal-mesh, a foam metal, etc. has adhered to the upper surface 31a. Since the porous conductive member 32 is a member having a large surface area, by attaching the porous conductive member 32 to the upper surface 31a, the surface area of the cathode member 31 is increased, and the hydrogen generation efficiency is increased. The porous conductive member 32 can be omitted.

そして、前記陰極部材３１の互いに対向する一対の側板部３１ｂにおける長手方向中心には凹状端子部４２ｂが形成され、他の一対の側板部３１ｂにおける長手方向中心には外方に向けて膨出する膨出部３１ｃが形成されるとともに、該膨出部３１ｃに凸状端子部４２ａが接続されている。前記膨出部３１ｃは、上方外側フレーム１１Ｕと下方外側フレーム１１Ｌとが互いに結合した状態において、該下方外側フレーム１１Ｌの切欠き部１１ｃ内に収容される。なお、前記陰極部材３１は、陽極部材２１と異なり、それ自体が導電性金属から成る部材なので、集電部材４１に相当する部材を使用することなく、凸状端子部４２ａ及び凹状端子部４２ｂを直接形成することができる。換言すると、前記陰極部材３１は、集電部材４１の機能を兼ね備えるものである。   A concave terminal portion 42b is formed at the longitudinal center of the pair of side plate portions 31b facing each other of the cathode member 31, and bulges outward at the longitudinal center of the other pair of side plate portions 31b. A bulging portion 31c is formed, and a convex terminal portion 42a is connected to the bulging portion 31c. The bulging portion 31c is accommodated in the cutout portion 11c of the lower outer frame 11L in a state where the upper outer frame 11U and the lower outer frame 11L are coupled to each other. Since the cathode member 31 is a member made of a conductive metal, unlike the anode member 21, the convex terminal portion 42 a and the concave terminal portion 42 b are formed without using a member corresponding to the current collecting member 41. Can be formed directly. In other words, the cathode member 31 has the function of the current collecting member 41.

前記下方外側フレーム１１Ｌ、陰極部材３１、下方内側フレーム１２Ｌ、分離膜５１、上方内側フレーム１２Ｕ、陽極部材２１、集電部材４１及び上方外側フレーム１１Ｕを組み合わせ、上方外側フレーム１１Ｕと下方外側フレーム１１Ｌとが互いに結合した水素製造モジュール１０の内部には、図６に示されるように、陽極部材２１及び陰極部材３１によって上下が画定され、かつ、上方内側フレーム１２Ｕ及び下方内側フレーム１２Ｌによって周囲が画定された水素製造モジュール１０の電解液収容空間としての内部空間５５が形成される。そして、該内部空間５５には、側面導孔１４に接続された水循環管路６１を介して、電解液としての水が供給される。   The lower outer frame 11L, the cathode member 31, the lower inner frame 12L, the separation membrane 51, the upper inner frame 12U, the anode member 21, the current collecting member 41 and the upper outer frame 11U are combined to form an upper outer frame 11U and a lower outer frame 11L. As shown in FIG. 6, the upper and lower sides are defined by the anode member 21 and the cathode member 31 and the periphery is defined by the upper inner frame 12U and the lower inner frame 12L. In addition, an internal space 55 is formed as an electrolyte storage space for the hydrogen production module 10. Then, water as an electrolytic solution is supplied to the internal space 55 through a water circulation conduit 61 connected to the side surface guide hole 14.

また、前記内部空間５５は、分離膜５１によって、上方内側フレーム１２Ｕの開口部５５Ｕに相当する酸素生成空間と、下方内側フレーム１２Ｌの開口部５５Ｌに相当する水素生成空間とに分離される。そして、酸素生成空間からは、上側側面導孔１４Ｕに接続された酸素排出管路６８を介して、生成された酸素が排出され、水素生成空間からは、下側側面導孔１４Ｌに接続された水素排出管路６６を介して、生成された水素が排出される。   The internal space 55 is separated by the separation membrane 51 into an oxygen generation space corresponding to the opening 55U of the upper inner frame 12U and a hydrogen generation space corresponding to the opening 55L of the lower inner frame 12L. Then, the generated oxygen is discharged from the oxygen generation space via an oxygen discharge pipe 68 connected to the upper side surface through hole 14U, and is connected to the lower side surface through hole 14L from the hydrogen generation space. The generated hydrogen is discharged through the hydrogen discharge line 66.

図６に示されるように、上方内側フレーム１２Ｕの上面側及び下面側の平面部１２ａに形成されたシール収容溝１２ｄ内にはシール部材５３が収容されているので、前記上面側及び下面側の平面部１２ａと陽極部材２１及び分離膜５１との間は、液密乃至気密に封止されている。したがって、酸素生成空間内の水又は酸素が、上方内側フレーム１２Ｕの平面部１２ａと陽極部材２１及び分離膜５１との間から漏出することはない。   As shown in FIG. 6, since the seal member 53 is accommodated in the seal accommodation groove 12d formed in the flat surface portion 12a on the upper surface side and the lower surface side of the upper inner frame 12U, the upper surface side and the lower surface side are provided. A space between the flat portion 12a and the anode member 21 and the separation membrane 51 is sealed in a liquid-tight or air-tight manner. Therefore, water or oxygen in the oxygen generation space does not leak from between the flat portion 12a of the upper inner frame 12U, the anode member 21, and the separation membrane 51.

同様に、下方内側フレーム１２Ｌの上面側及び下面側の平面部１２ａに形成されたシール収容溝１２ｄ内にはシール部材５３が収容されているので、前記上面側及び下面側の平面部１２ａと分離膜５１及び陰極部材３１との間は、液密乃至気密に封止されている。したがって、水素生成空間内の水又は水素が、下方内側フレーム１２Ｌの平面部１２ａと分離膜５１及び陰極部材３１との間から漏出することはない。   Similarly, since the seal member 53 is housed in the seal housing groove 12d formed in the flat surface portion 12a on the upper surface side and the lower surface side of the lower inner frame 12L, it is separated from the flat surface portion 12a on the upper surface side and the lower surface side. The membrane 51 and the cathode member 31 are sealed in a liquid-tight or air-tight manner. Therefore, water or hydrogen in the hydrogen generation space does not leak from between the flat portion 12a of the lower inner frame 12L, the separation membrane 51, and the cathode member 31.

なお、図に示される例においては、陽極部材２１の上面が窓部１３から直接外気に露出するようになっているが、必要に応じて、透明の板状乃至膜状の保護部材乃至補強部材を陽極部材２１の上面を覆うように配設することもできる。   In the example shown in the figure, the upper surface of the anode member 21 is directly exposed to the outside air from the window portion 13, but if necessary, a transparent plate-like or film-like protective member or reinforcing member Can be disposed so as to cover the upper surface of the anode member 21.

次に、前記水素製造モジュール１０を複数個連結する方法について説明する。   Next, a method for connecting a plurality of the hydrogen production modules 10 will be described.

図８は本発明の実施の形態における水素製造装置を複数個連結する前の状態を示す斜視図、図９は本発明の実施の形態における水素製造装置を複数個連結した状態を示す斜視図である。   FIG. 8 is a perspective view showing a state before connecting a plurality of hydrogen production apparatuses according to the embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a perspective view showing a state where a plurality of hydrogen production apparatuses according to the embodiment of the present invention are connected. is there.

本実施の形態における水素製造モジュール１０は、前述のように、上側の面及び下側の面が正方形であり、該正方形の四辺に接続された四面、すなわち、四つの側面が横長の長方形である。そして、対向する一対の側面においては、凸状端子部４２ａが上方に位置し凹状端子部４２ｂが下方に位置するとともに、対向する他の一対の側面においては、凸状端子部４２ａが下方に位置し凹状端子部４２ｂが上方に位置する。つまり、隣接する側面同士では、凸状端子部４２ａと凹状端子部４２ｂとの上下の位置関係が逆転するようになっている。なお、凸状端子部４２ａ及び凹状端子部４２ｂの横方向の位置、すなわち、前記側面の長手方向に関する位置は、すべての側面において同様であって、長手方向中心である。また、上側側面導孔１４Ｕ及び下側側面導孔１４Ｌの位置は、すべての側面において同様であって、長手方向中心である。   As described above, in the hydrogen production module 10 in the present embodiment, the upper surface and the lower surface are square, and the four surfaces connected to the four sides of the square, that is, the four side surfaces are horizontally long rectangles. . The convex terminal portion 42a is positioned upward and the concave terminal portion 42b is positioned downward in the pair of opposing side surfaces, and the convex terminal portion 42a is positioned downward in the other pair of opposing side surfaces. The concave terminal portion 42b is positioned above. That is, the vertical positional relationship between the convex terminal portion 42a and the concave terminal portion 42b is reversed between adjacent side surfaces. The lateral positions of the convex terminal portions 42a and the concave terminal portions 42b, that is, the positions of the side surfaces with respect to the longitudinal direction are the same on all the side surfaces and are the longitudinal center. Further, the positions of the upper side guide hole 14U and the lower side guide hole 14L are the same on all the side faces, and are the center in the longitudinal direction.

そこで、複数個の水素製造モジュール１０を連結する場合には、図８に示されるように、隣接する水素製造モジュール１０同士の互いに対向する側面の一方において凸状端子部４２ａが下方に位置し凹状端子部４２ｂが上方に位置し、他方において凸状端子部４２ａが上方に位置し凹状端子部４２ｂが下方に位置するように、水素製造モジュール１０の姿勢を調整する。なお、すべての水素製造モジュール１０の陽極部材２１が同じ方向（図に示される例では上方）を向くように、水素製造モジュール１０の姿勢を調整する。   Therefore, when a plurality of hydrogen production modules 10 are connected, as shown in FIG. 8, the convex terminal portion 42 a is located on one side of the mutually opposing side surfaces of the adjacent hydrogen production modules 10 and is concave. The posture of the hydrogen production module 10 is adjusted so that the terminal portion 42b is positioned on the upper side, and the convex terminal portion 42a is positioned on the upper side and the concave terminal portion 42b is positioned on the lower side. The postures of the hydrogen production modules 10 are adjusted so that the anode members 21 of all the hydrogen production modules 10 face the same direction (upward in the example shown in the figure).

そして、図９に示されるように、隣接する水素製造モジュール１０同士の側面同士を対面させて前記隣接する水素製造モジュール１０同士を連結すると、一方の水素製造モジュール１０の凸状端子部４２ａが他方の水素製造モジュール１０の凹状端子部４２ｂ内に進入して、凸状端子部４２ａと凹状端子部４２ｂとが互いに電気的に接続される。なお、前記側面同士は、図９に示されるように、互いに当接していてもよいし、当接せずに離間していてもよい。これにより、隣接する水素製造モジュール１０の陽極部材２１同士が、各々の集電部材４１を介して、電気的に接続され、かつ、陰極部材３１同士が互いに電気的に接続される。   Then, as shown in FIG. 9, when the side surfaces of the adjacent hydrogen production modules 10 face each other and the adjacent hydrogen production modules 10 are connected to each other, the convex terminal portion 42 a of one hydrogen production module 10 is the other. The hydrogen production module 10 enters the concave terminal portion 42b, and the convex terminal portion 42a and the concave terminal portion 42b are electrically connected to each other. Note that the side surfaces may be in contact with each other as illustrated in FIG. 9 or may be separated without being in contact with each other. Thereby, the anode members 21 of the adjacent hydrogen production modules 10 are electrically connected to each other via the current collecting members 41, and the cathode members 31 are electrically connected to each other.

また、一方の水素製造モジュール１０の上側側面導孔１４Ｕ及び下側側面導孔１４Ｌは、図示されないジョイントを介して、他方の水素製造モジュール１０の上側側面導孔１４Ｕ及び下側側面導孔１４Ｌと接続される。これにより、図９に示されるように、隣接する水素製造モジュール１０の酸素生成空間同士が互いに連通し、水素生成空間同士も互いに連通する。   Further, the upper side surface conducting hole 14U and the lower side surface conducting hole 14L of one hydrogen production module 10 are connected to the upper side surface conducting hole 14U and the lower side surface conducting hole 14L of the other hydrogen production module 10 via a joint (not shown). Connected. Thereby, as shown in FIG. 9, the oxygen generation spaces of the adjacent hydrogen production modules 10 communicate with each other, and the hydrogen generation spaces communicate with each other.

さらに、必要に応じて、隣接する水素製造モジュール１０の外側フレーム１１同士を、図示されないロッド、ワイヤ、帯、紐（ひも）等の連結部材によって、離間しないように連結することができる。   Furthermore, if necessary, the outer frames 11 of the adjacent hydrogen production modules 10 can be connected so as not to be separated by a connecting member (not shown) such as a rod, a wire, a band, or a string (string).

なお、図に示される例では、水素製造モジュール１０の数が４個であるが、水素製造モジュール１０の数は２個若しくは３個でもよく、また、５個以上であってもよい。また、図に示される例では、複数個が連結された水素製造モジュール１０の集合の平面上の外形は、正方形であるが、長方形であってもよいし、いかなる形状であってもよく、水素製造モジュール１０の集合を設置する場所の形状等に適合するように任意に決定することができる。例えば、水素製造モジュール１０の集合を住宅の切り妻状の屋根上に設置する場合には、外形が概略三角形乃至台形となるように、決定することができる。   In the example shown in the figure, the number of hydrogen production modules 10 is four, but the number of hydrogen production modules 10 may be two or three, or may be five or more. Further, in the example shown in the figure, the outer shape on the plane of the assembly of the plurality of hydrogen production modules 10 connected to each other is a square, but may be a rectangle or any shape. It can be arbitrarily determined so as to match the shape of the place where the assembly of the manufacturing modules 10 is installed. For example, when the assembly of the hydrogen production modules 10 is installed on a gable roof of a house, the outer shape can be determined so as to be approximately a triangle or a trapezoid.

このように、本実施の形態において、水素製造モジュール１０は、陰極部材３１と、光触媒を含む陽極部材２１とを有し、陰極部材３１と陽極部材２１との間に電圧を印加するとともに光触媒が光を受光することによって水素及び酸素を生成する。そして、水素製造モジュール１０は、陰極部材３１及び陽極部材２１を保持するとともに、内部に電解液収容空間としての内部空間５５を形成するフレームとしての外側フレーム１１及び内側フレーム１２と、陽極部材２１と電気的に導通する電気的接続部としての電極接続部４２とを有し、陽極部材２１は、一方の面に光触媒を付着させた基板２２と、一方の面に形成されるとともに、他方の面にまで延長して形成された導電膜２３とを備え、電極接続部４２は、基板２２の周辺部において他方の面に形成された導電膜２３に接触する導電板としての集電部材４１に接続されている。   Thus, in this Embodiment, the hydrogen production module 10 has the cathode member 31 and the anode member 21 containing a photocatalyst, and while applying a voltage between the cathode member 31 and the anode member 21, a photocatalyst is Hydrogen and oxygen are produced by receiving light. The hydrogen production module 10 holds the cathode member 31 and the anode member 21 and also forms the outer frame 11 and the inner frame 12 as a frame that forms an internal space 55 as an electrolyte solution containing space therein, and the anode member 21. The anode member 21 has an electrode connection portion 42 as an electrical connection portion that is electrically conductive, and the anode member 21 is formed on one surface and a substrate 22 having a photocatalyst attached to one surface, and the other surface. The electrode connection part 42 is connected to a current collecting member 41 as a conductive plate in contact with the conductive film 23 formed on the other surface in the peripheral part of the substrate 22. Has been.

これにより、基板２２を小型化することができ、一般的に電気抵抗が高い導電膜２３を導電経路として使用する距離を短くすることができるので、水素を高い効率で製造することができる。また、水素製造モジュール１０全体を小型化することができる。さらに、水素製造モジュール１０同士を容易に接続することができ、任意の個数の水素製造モジュール１０のフレーム同士を任意の配置形態で連結することができ、種々の面積の種々の形状のスペースに水素製造モジュール１０を配設することができる。   Accordingly, the substrate 22 can be reduced in size, and the distance in which the conductive film 23 having a generally high electric resistance is used as a conductive path can be shortened, so that hydrogen can be manufactured with high efficiency. Moreover, the whole hydrogen production module 10 can be reduced in size. Furthermore, the hydrogen production modules 10 can be easily connected to each other, the frames of any number of the hydrogen production modules 10 can be connected in any arrangement form, and hydrogen can be placed in various shapes of spaces with various areas. A manufacturing module 10 can be arranged.

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.

本発明は、水素製造装置に利用することができる。   The present invention can be used in a hydrogen production apparatus.

１０ 水素製造モジュール
１１ 外側フレーム
１２ 内側フレーム
２１ 陽極部材
２２ 基板
２３ 導電膜
３１ 陰極部材
４１ 集電部材
４２ 電極接続部
５５ 内部空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hydrogen production module 11 Outer frame 12 Inner frame 21 Anode member 22 Substrate 23 Conductive film 31 Cathode member 41 Current collecting member 42 Electrode connection part 55 Internal space

Claims (4)

陰極部材と、光触媒を含む陽極部材とを有し、前記光触媒が光を受光することによって水を電気分解して水素及び酸素を生成する水素製造装置であって、
前記陰極部材及び陽極部材を保持するとともに、内部に電解液収容空間を形成するフレームと、
前記陽極部材と導通する電気的接続部とを有し、
前記陽極部材は、一方の面に光触媒を付着させた基板と、前記一方の面に形成されるとともに、他方の面にまで延長して形成された導電膜とを備え、
前記電気的接続部は、前記基板の周辺部において前記他方の面に形成された導電膜に接触する導電板に接続されている
ことを特徴とする水素製造装置。 A hydrogen production apparatus having a cathode member and an anode member containing a photocatalyst, wherein the photocatalyst receives light to electrolyze water to produce hydrogen and oxygen;
A frame that holds the cathode member and the anode member, and that forms an electrolyte accommodating space therein,
An electrical connection portion conducting with the anode member;
The anode member includes a substrate having a photocatalyst attached to one surface, a conductive film formed on the one surface and extended to the other surface,
2. The hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein the electrical connection portion is connected to a conductive plate that contacts a conductive film formed on the other surface in a peripheral portion of the substrate. 前記電解液収容空間は、その上端及び下端が前記陽極部材及び陰極部材によって画定され、
前記一方の面は、前記基板の電解液収容空間側の面である
請求項１に記載の水素製造装置。 The electrolyte solution containing space is defined at the upper and lower ends thereof by the anode member and the cathode member,
2. The hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein the one surface is a surface of the substrate on the side of the electrolytic solution housing space. 前記他方の面に形成された導電膜は、前記基板の側面に形成された導電膜を介して、前記一方の面に形成された導電膜と接続されている
請求項１又は２に記載の水素製造装置。 3. The hydrogen according to claim 1, wherein the conductive film formed on the other surface is connected to the conductive film formed on the one surface via a conductive film formed on a side surface of the substrate. manufacturing device. 前記フレームは、前記電解液収容空間の周囲を画定する内側フレームと、該内側フレームの外側に配設される外側フレームとを備え、
前記基板の周辺部及び導電板は重ねられて前記内側フレームと外側フレームとの間に配設される
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素製造装置。 The frame includes an inner frame that defines the periphery of the electrolyte solution storage space, and an outer frame disposed outside the inner frame,
The hydrogen production apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a peripheral portion of the substrate and a conductive plate are overlapped and disposed between the inner frame and the outer frame.
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