JP5651584B2 - 水素生成デバイス - Google Patents
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Description
内部に液体を保持可能で、少なくとも一部が光を透過可能である筐体と、
前記筐体の内部に保持された、水を含む電解液と、
前記筐体の内部に配置され、前記電解液と接する第1の面を有し、前記筐体を透過した光が照射されることによって前記水を分解して気体を発生する光電極と、
前記筐体の内部において、前記光電極に対して前記第1の面と反対側の第2の面側の領域に配置され、前記電解液と接する面を有し、前記光電極と電気的に接続された導電体と、を備えており、
前記導電体には、前記電解液と接する前記面に、発生した前記気体が流れる方向に沿って延びる溝部が設けられている。
図1は、本発明の実施の形態1の水素生成デバイス100の斜視図を示す。また、図2は、水素生成デバイス100を側面からみた場合の概念図である。図1及び図2は、太陽光を利用する場合を示している。この場合、光の利用効率を考慮して、水素生成デバイス100は、光電極2と太陽光とが対向するように、水平面に対して傾斜して設置されている。
本発明の実施の形態2における水素生成デバイスについて説明する。本実施の形態の水素生成デバイスは、導電体上に担持される触媒の形成位置が異なる以外は、実施の形態1の水素生成デバイス100と同じ構成を有する。したがって、ここでは、触媒の形成位置についてのみ説明する。
本発明の実施の形態3における水素生成デバイスについて説明する。本実施の形態の水素生成デバイスは、導電体の形状及び触媒の形成位置が異なる以外は、実施の形態1の水素生成デバイス100と同じ構成を有する。したがって、ここでは、導電体の形状及び触媒の形成位置についてのみ説明する。
本発明の実施例1として、実施の形態1の水素生成デバイス100と同様の構成を有する水素生成デバイスを作製した。筐体は、光電極側の面のみをパイレックス(登録商標)ガラスで形成し、その他の部分はアクリル樹脂で形成した。
導電体として、コルゲート凹凸加工が施されていない50mm×50mm角、厚さ0.5mmのTi板を用いた以外は、実施例1と同様の構成の水素生成デバイスを作製した。
実施例1では導電体の表面全体に触媒からなる膜を設けたが、実施例2では、導電体のコルゲート形状の峰に沿って幅0.01mmのPt線をスポット溶接で接着させた。これ以外は、実施例1と同様の構成の水素生成デバイスを作製した。
実施例1,2及び比較例1の水素生成デバイスについて、それぞれ、光照射による水分解実験を行った。筐体の導入口から水を導入して筐体内部を水で満たし、光電極に対向する側から、水素生成デバイスに対して人工太陽照明(セリック株式会社製、XC−100B)を30cm遠方より照射した。全ての水素生成デバイスについて、光電極の表面に酸素の気泡が、導電体の表面に水素の気泡が付着している様子が観察された。このとき、目視にて確認したところ、気泡の大きさはいずれも直径100μm程度から1mm程度であった。
Claims (12)
- 内部に液体を保持可能で、少なくとも一部が光を透過可能である筐体と、
前記筐体の内部に保持された、水を含む電解液と、
前記筐体の内部に配置され、前記電解液と接する第1の面を有し、前記筐体を透過した光が照射されることによって前記水を分解して気体を発生する光電極と、
前記筐体の内部において、前記光電極に対して前記第1の面と反対側の第2の面側の領域に配置され、前記電解液と接する面を有し、前記光電極と電気的に接続された導電体と、
を備えており、
前記導電体には、前記電解液と接する前記面に、発生した前記気体が流れる方向に沿って延びる溝部が設けられており、
前記導電体において、前記溝部以外の領域のみに、前記導電体における水素生成効率又は酸素生成効率を高めるための触媒が設けられており、
前記導電体の前記電解液と接する前記面は、水平面に対して鉛直方向下側の領域に向いて配置される、
水素生成デバイス。 - 前記溝部は、発生した前記気体が流れる方向に沿って直線状に延びる形状を有する、
請求項1に記載の水素生成デバイス。 - 前記導電体がコルゲート形状を有し、前記溝部は前記コルゲート形状の谷部によって形成されている、
請求項2に記載の水素生成デバイス。 - 前記導電体には、前記電解液と接する前記面に複数の凹部が設けられており、
前記溝部は、前記複数の凹部が互いに連結することによって形成されている、
請求項1に記載の水素生成デバイス。 - 前記導電体が金属によって形成されている、
請求項1に記載の水素生成デバイス。 - 前記導電体が、Ti、Ta、Zr又はAlによって形成されている、
請求項5に記載の水素生成デバイス。 - 前記溝部の深さが100μm以上2cm以下である、
請求項1に記載の水素生成デバイス。 - 前記触媒は、前記導電体において前記溝部以外の領域のうち最も高い位置にのみ設けられている、
請求項1に記載の水素生成デバイス。 - 前記触媒が、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os、Au、Ag、Cu、Ni、Fe、Co及びMnから選ばれる少なくともいずれか1つを含む、
請求項8に記載の水素生成デバイス。 - 前記導電体において、前記溝部以外の領域に突起が設けられている、
請求項1に記載の水素生成デバイス。 - 前記突起上に触媒が設けられている、
請求項10に記載の水素生成デバイス。 - 前記溝部に疎水性コーティングが施されている、
請求項1に記載の水素生成デバイス。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104714510A (zh) * | 2013-12-16 | 2015-06-17 | 艾默生网络能源-嵌入式计算有限公司 | 用于容错故障安全计算机***的基于任务的表决 |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5675224B2 (ja) * | 2010-08-31 | 2015-02-25 | トヨタ自動車株式会社 | 可視光水分解用触媒および光電極の製造方法 |
US9447509B2 (en) | 2012-04-11 | 2016-09-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Hydrogen producing cell, hydrogen producing device, and energy system including the hydrogen producing device |
US8936734B2 (en) | 2012-12-20 | 2015-01-20 | Sunpower Technologies Llc | System for harvesting oriented light—water splitting |
CN103966623A (zh) * | 2013-02-01 | 2014-08-06 | 南京大学 | 一种Ta3N5光阳极及制备方法和应用 |
JP5743039B2 (ja) * | 2013-04-26 | 2015-07-01 | パナソニック株式会社 | 光半導体電極、およびそれを具備する光電気化学セルを用いて水を光分解する方法 |
JP6165556B2 (ja) * | 2013-08-27 | 2017-07-19 | スタンレー電気株式会社 | 水素製造装置 |
JP6184312B2 (ja) * | 2013-12-13 | 2017-08-23 | 富士フイルム株式会社 | 人工光合成アレイ |
WO2017062269A1 (en) * | 2015-10-09 | 2017-04-13 | Sabic Global Technologies B.V. | Photocatalytic h2 production |
JP2020012134A (ja) * | 2018-07-13 | 2020-01-23 | 富士フイルム株式会社 | 人工光合成モジュール |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6044053A (ja) * | 1983-08-19 | 1985-03-08 | Toshiba Corp | 光反応性薄膜状触媒 |
JPH0674908A (ja) * | 1992-08-27 | 1994-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体マスクパターン検証支援装置 |
WO1997044506A1 (fr) * | 1996-05-20 | 1997-11-27 | World Fusion Co., Ltd. | Generateurs de gaz hydrogene |
JP2002206186A (ja) * | 2000-11-02 | 2002-07-26 | Permelec Electrode Ltd | 電極構造体及び該構造体を使用する電解方法 |
JP2006188370A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-20 | Nissan Motor Co Ltd | 光電気化学セル |
JP2006256901A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Nissan Motor Co Ltd | 水素発生装置、水素発生方法及び水素発生システム |
WO2006106784A1 (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-12 | Nittetsu Mining Co., Ltd. | 硫化水素の処理方法、水素の製造方法および光触媒反応装置 |
JP2006299368A (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Nissan Motor Co Ltd | 光水電解装置及びその制御方法 |
JP2007253148A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-10-04 | Osaka Prefecture Univ | 光触媒、光触媒の製造方法、水の電気分解方法、水素の製造方法、電気分解装置および水素製造用装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2775486B1 (fr) * | 1998-03-02 | 2000-04-07 | Atochem Elf Sa | Cathode specifique, utilisable pour la preparation d'un chlorate de metal alcalin et son procede de fabrication |
US7718293B2 (en) * | 2002-10-14 | 2010-05-18 | Reinz-Dichtungs-Gmbh | Electrochemical system with fluid passage integrated within a sealing bead |
US20080223439A1 (en) * | 2004-02-19 | 2008-09-18 | Xunming Deng | Interconnected Photoelectrochemical Cell |
JP2008507464A (ja) * | 2004-05-18 | 2008-03-13 | ハイドロジェン ソーラー リミテッド | 光電気化学システムおよびその方法 |
JP2006176835A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Nissan Motor Co Ltd | 水電解装置の製造方法 |
JP4660853B2 (ja) * | 2005-06-21 | 2011-03-30 | 高島 邦彰 | 水素ガス生成装置及び水素ガスの生成方法 |
JP2007051318A (ja) * | 2005-08-17 | 2007-03-01 | Nissan Motor Co Ltd | 食塩水電解装置 |
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6044053A (ja) * | 1983-08-19 | 1985-03-08 | Toshiba Corp | 光反応性薄膜状触媒 |
JPH0674908A (ja) * | 1992-08-27 | 1994-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体マスクパターン検証支援装置 |
WO1997044506A1 (fr) * | 1996-05-20 | 1997-11-27 | World Fusion Co., Ltd. | Generateurs de gaz hydrogene |
JP2002206186A (ja) * | 2000-11-02 | 2002-07-26 | Permelec Electrode Ltd | 電極構造体及び該構造体を使用する電解方法 |
JP2006188370A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-20 | Nissan Motor Co Ltd | 光電気化学セル |
JP2006256901A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Nissan Motor Co Ltd | 水素発生装置、水素発生方法及び水素発生システム |
WO2006106784A1 (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-12 | Nittetsu Mining Co., Ltd. | 硫化水素の処理方法、水素の製造方法および光触媒反応装置 |
JP2006299368A (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Nissan Motor Co Ltd | 光水電解装置及びその制御方法 |
JP2007253148A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-10-04 | Osaka Prefecture Univ | 光触媒、光触媒の製造方法、水の電気分解方法、水素の製造方法、電気分解装置および水素製造用装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104714510A (zh) * | 2013-12-16 | 2015-06-17 | 艾默生网络能源-嵌入式计算有限公司 | 用于容错故障安全计算机***的基于任务的表决 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20110315545A1 (en) | 2011-12-29 |
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WO2010119679A1 (ja) | 2010-10-21 |
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CN102369312A (zh) | 2012-03-07 |
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