JPS58516B2 - コウデンヘンカンスイソハツセイソウチ - Google Patents
コウデンヘンカンスイソハツセイソウチInfo
- Publication number
- JPS58516B2 JPS58516B2 JP50041610A JP4161075A JPS58516B2 JP S58516 B2 JPS58516 B2 JP S58516B2 JP 50041610 A JP50041610 A JP 50041610A JP 4161075 A JP4161075 A JP 4161075A JP S58516 B2 JPS58516 B2 JP S58516B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- anode
- hydrogen
- cathode
- type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する
と共に電解液としての水溶液を分解し、水素を生成せし
める光電変換水素発生装置に関するものである。
と共に電解液としての水溶液を分解し、水素を生成せし
める光電変換水素発生装置に関するものである。
この種装置はアノードにｎ型半導体、カソードにｎ型半
導体よりなる一対の電極（一方に対極として白金電極を
用いる場合もある）を水溶性電解液中に浸漬し、前記半
導体電極にその半導体の禁止帯幅以上のエネルギーを有
する光を照射すると、光起電力効果により電極電位がｎ
型半導体では貴に、ｎ型半導体では卑に移行しその電極
電位の推移は照射した光の強度に依存する値を示す。
導体よりなる一対の電極（一方に対極として白金電極を
用いる場合もある）を水溶性電解液中に浸漬し、前記半
導体電極にその半導体の禁止帯幅以上のエネルギーを有
する光を照射すると、光起電力効果により電極電位がｎ
型半導体では貴に、ｎ型半導体では卑に移行しその電極
電位の推移は照射した光の強度に依存する値を示す。
それゆえｎ型半導体電極と白金のような導電性電極とを
一対の電極に用いれば、光照射によりｎ型半導体極に負
、導電極に正の各電位が現れ、ｎ型半導体極と導電極を
用いればｎ型半導体極に正、導電極に負の電位が現われ
る。
一対の電極に用いれば、光照射によりｎ型半導体極に負
、導電極に正の各電位が現れ、ｎ型半導体極と導電極を
用いればｎ型半導体極に正、導電極に負の電位が現われ
る。
又ｎ型半導体極とｎ型半導体極との組合せでは前者に正
、後者に負の電位が現われる現象を利用して光エネルギ
ーを直接電気エネルギーに変換するものである。
、後者に負の電位が現われる現象を利用して光エネルギ
ーを直接電気エネルギーに変換するものである。
又、この変換過程において電解液としての水溶液を分解
しカソードにおいてカソード反応により水素の発生、一
方アノードにおいてアノード反応により酸素の発生が生
じる。
しカソードにおいてカソード反応により水素の発生、一
方アノードにおいてアノード反応により酸素の発生が生
じる。
而して、近年においてはエネルギー不足が大きな社会問
題となり、石油等に替わる燃料として水素が有力視され
その製造方法について種々検討されている。
題となり、石油等に替わる燃料として水素が有力視され
その製造方法について種々検討されている。
このような現況下において前述の如き光電変換水素発生
装置により、自然エネルギーである太陽光を有効に利用
して水の分解を生起し水素を生成することは工業的に極
めて興味深いものである。
装置により、自然エネルギーである太陽光を有効に利用
して水の分解を生起し水素を生成することは工業的に極
めて興味深いものである。
本発明者はこのような観点からこの種装置の低廉化、発
生起電力の増大化及び発生水素量の増量化を目的とし電
極及び電解液の組成について種々研究を重ね本発明装置
を見い出したものである。
生起電力の増大化及び発生水素量の増量化を目的とし電
極及び電解液の組成について種々研究を重ね本発明装置
を見い出したものである。
即ち、本発明装置はカソードとして太陽光の有効利用を
はかるため太陽光スペトル領域に対応する禁止帯幅１〜
３ｅｖの特性を有するｎ型半導体材料のうち特に良好な
単極特性を示すｐ型Ｇａｐ或いはｐ型ＧａＡｓなどｐ型
のＧａ系化合物半導体を用い、又アノードとして水溶性
の電解液と反応し水素を発生するＺｎ、Ｌｉ−Ａ１合金
など卑な電位を示す金属電極を用いることを特徴とし、
これら一対の電極の組合せにより光電池としてより高い
放電々圧が得られると共にカソードからの水素発生とア
ノードからの水素発生が相俟って多量の水素を得ること
ができるものである。
はかるため太陽光スペトル領域に対応する禁止帯幅１〜
３ｅｖの特性を有するｎ型半導体材料のうち特に良好な
単極特性を示すｐ型Ｇａｐ或いはｐ型ＧａＡｓなどｐ型
のＧａ系化合物半導体を用い、又アノードとして水溶性
の電解液と反応し水素を発生するＺｎ、Ｌｉ−Ａ１合金
など卑な電位を示す金属電極を用いることを特徴とし、
これら一対の電極の組合せにより光電池としてより高い
放電々圧が得られると共にカソードからの水素発生とア
ノードからの水素発生が相俟って多量の水素を得ること
ができるものである。
以下本発明装置の構成を示す。
実施例１
第１図に示す構成図において、１はｐ型のＧａＰ単結晶
薄板（表面積１５ｃｍ、厚み０．４ｍｍ）でその背面に
蒸着された亜鉛インジウム合金に銅リード線３が接続さ
れ、この電極１はＨ状ガラス容器４のカソード室に配設
されている。
薄板（表面積１５ｃｍ、厚み０．４ｍｍ）でその背面に
蒸着された亜鉛インジウム合金に銅リード線３が接続さ
れ、この電極１はＨ状ガラス容器４のカソード室に配設
されている。
２は対極に用いたＺｎ極（反応表面積５ｃｍ２）で銅リ
ード線３がスポット溶接され、前記Ｈ状ガラス容器４の
アノード室に配設されている。
ード線３がスポット溶接され、前記Ｈ状ガラス容器４の
アノード室に配設されている。
５は規定の硫酸水溶液よりなる電解液、６は前記ガラス
容器４をカソード室とアノード室に区割するアスベスト
隔膜、７は受光窓口に設けた石英板、８，９は水素導出
口、１０は前記ガラス容器４の開口部を閉塞する封口板
である。
容器４をカソード室とアノード室に区割するアスベスト
隔膜、７は受光窓口に設けた石英板、８，９は水素導出
口、１０は前記ガラス容器４の開口部を閉塞する封口板
である。
光照射は太陽光を利用し、フレネルレンズで４００倍（
４０Ｗ／ｃｍ２）に集光して行った。
４０Ｗ／ｃｍ２）に集光して行った。
第２図は上記構成における本発明装置の電池系（実線）
とカソードにＰ型ＧａＰ、アノードにｎ型ＧａＰ２用い
た電池系（破線）との特性比較図であり、曲線Ｉ及び■
は夫々電池として組込んだ状態におけるカソード極及び
アノード極の単極特性対飽和カロメル電極）、曲線■は
電池電圧を示し図より本発明装置においては極めて高い
放電々圧が得られることがわかる。
とカソードにＰ型ＧａＰ、アノードにｎ型ＧａＰ２用い
た電池系（破線）との特性比較図であり、曲線Ｉ及び■
は夫々電池として組込んだ状態におけるカソード極及び
アノード極の単極特性対飽和カロメル電極）、曲線■は
電池電圧を示し図より本発明装置においては極めて高い
放電々圧が得られることがわかる。
尚、光エネルギーを電気エネルギーに変換する過程で水
の分解を行い、Ｚｎ極においてはアノード反応 Ｚｎ十Ｈ２Ｏ−＋ＺｎＯ＋２Ｈ＋＋２ｅ であり、Ｐ型ＧａＰ極においてはカソード反応２ｅ＋２
Ｈ＋→Ｈ２ であり、全体として Ｚｎ＋Ｈ２０→ＺｎＯ＋Ｈ２ となり、カソードより水素が発生すると共にアノードで
はＺｎ（亜鉛）がＺｎ０（酸化亜鉛）に酸化される。
の分解を行い、Ｚｎ極においてはアノード反応 Ｚｎ十Ｈ２Ｏ−＋ＺｎＯ＋２Ｈ＋＋２ｅ であり、Ｐ型ＧａＰ極においてはカソード反応２ｅ＋２
Ｈ＋→Ｈ２ であり、全体として Ｚｎ＋Ｈ２０→ＺｎＯ＋Ｈ２ となり、カソードより水素が発生すると共にアノードで
はＺｎ（亜鉛）がＺｎ０（酸化亜鉛）に酸化される。
この不活性なＺｎＯはＺｎ極の溶解により順次除去され
Ｚｎ極表面は常に活性状態に維持される３又アノードに
おいては光電変換過程に無量％にＺｎ極が電解液（硫酸
水溶液）と下記の如く反応し水素が発生する。
Ｚｎ極表面は常に活性状態に維持される３又アノードに
おいては光電変換過程に無量％にＺｎ極が電解液（硫酸
水溶液）と下記の如く反応し水素が発生する。
Ｚｎ十Ｈ２ＳＯ４→ＺｎＳＯ４＋Ｈ２
実施例２
第１図の構成図においてアノードのＺｎ板をＡＩ板（反
応表面積５ｃｒｉｔ）に変えると共にカソード室及びア
ノード室の電解液を１規定のＮａＯＨに置換した。
応表面積５ｃｒｉｔ）に変えると共にカソード室及びア
ノード室の電解液を１規定のＮａＯＨに置換した。
カソードその他は実施例１と同様である。本実施例の場
合、ＡＩ極においてはアノード反応 ２Ａｌ＋６０Ｈ−）２Ａｌ（ＯＨ）３．＋６ｅであり、
Ｐ型ＧａＰ極においてはカソード反応６Ｈ２０＋６ｅ→
３Ｈ２＋６０Ｈ であり、全体として ２Ａｌ＋６Ｈ２０→２ＡＩ（ＯＨ）ｓ＋３Ｈ２となり、
カソードより水素が発生すると共にアノードではＡＩ（
アルミニウム）がＡＩ（ＯＨ）３（水酸化アルミニウム
）に変換される。
合、ＡＩ極においてはアノード反応 ２Ａｌ＋６０Ｈ−）２Ａｌ（ＯＨ）３．＋６ｅであり、
Ｐ型ＧａＰ極においてはカソード反応６Ｈ２０＋６ｅ→
３Ｈ２＋６０Ｈ であり、全体として ２Ａｌ＋６Ｈ２０→２ＡＩ（ＯＨ）ｓ＋３Ｈ２となり、
カソードより水素が発生すると共にアノードではＡＩ（
アルミニウム）がＡＩ（ＯＨ）３（水酸化アルミニウム
）に変換される。
このＡｌ（ＯＨ）３もＡＩ極の溶解により順次除去され
る。
る。
又、アノードにおいてはＡＩ極が電解液（水酸化ナトリ
ウム水溶液）と下記の如く反応し水素が発生する。
ウム水溶液）と下記の如く反応し水素が発生する。
２Ａｌ＋２ＮａＯＨ→２ＮａＡ１０２＋３Ｈ２実施例３
第１図の構成図においてアノードのＺｎ板をＬｉ−Ａｌ
合金板（反応表面積５ｉ）に置換えると共にアノード室
の電解液のみ３％のＮａＣ１（食塩水）を利用した。
合金板（反応表面積５ｉ）に置換えると共にアノード室
の電解液のみ３％のＮａＣ１（食塩水）を利用した。
その他は実施例１と同様である。本実施例の場合、Ｌｔ
Ａ１合金極においてはアノード反応 ２Ｌｉ＋２Ｈ！２０→２ＬｔＯＨ＋２Ｈ＋＋２ｅであり
、Ｐ型ＧａＰ極においては上記実施例１と同様カソード
反応 ２ｅ＋２Ｈ＋→Ｈ２ であり、全体として ２Ｌｉ＋２Ｈ２０→２ＬｉＯＨ＋Ｈ２ となる。
Ａ１合金極においてはアノード反応 ２Ｌｉ＋２Ｈ！２０→２ＬｔＯＨ＋２Ｈ＋＋２ｅであり
、Ｐ型ＧａＰ極においては上記実施例１と同様カソード
反応 ２ｅ＋２Ｈ＋→Ｈ２ であり、全体として ２Ｌｉ＋２Ｈ２０→２ＬｉＯＨ＋Ｈ２ となる。
又、アノードにおいてＬｉ−ＡＩ極が電解液（食塩水）
と下記の如く反応し水素が発生する。
と下記の如く反応し水素が発生する。
２Ｌｉ＋２Ｈ２０→２ＬｉＯＨ＋Ｈ２
実施例４
実施例３において、アノードのＬｉ−Ａｌ合金板をＭｇ
−Ａｌ合金板（反応表面積５ｃｍ２）に置換え、その他
は実施例３と同様である。
−Ａｌ合金板（反応表面積５ｃｍ２）に置換え、その他
は実施例３と同様である。
本実施例の場合、Ｍｇ−Ａｌ合金極においてはアノード
反応 Ｍｇ＋２Ｈ２０→Ｍｇ（ＯＨ）２＋２Ｈ＋＋２ｅであり
、Ｐ型ＧａＰ極においてはカソード反応２ｅ＋２Ｈ＋→
Ｈ２ であり、全体として Ｍｇ＋２Ｈ２０→Ｍｇ（ＯＨ）２＋Ｈ２ となる。
反応 Ｍｇ＋２Ｈ２０→Ｍｇ（ＯＨ）２＋２Ｈ＋＋２ｅであり
、Ｐ型ＧａＰ極においてはカソード反応２ｅ＋２Ｈ＋→
Ｈ２ であり、全体として Ｍｇ＋２Ｈ２０→Ｍｇ（ＯＨ）２＋Ｈ２ となる。
又、アノードにおいてＭｇ−Ａｌ合金極が電解液（食塩
水）と下記の如く反応し水素を発生する。
水）と下記の如く反応し水素を発生する。
Ｍｇ＋２Ｈ２０→Ｍｇ（ＯＨ）２＋Ｈ２
第３図及び第４図は上記種々の実施例で示した如くアノ
ードに水溶性電解液と反応して水素を発生する卑な電位
を有した金属電極を利用した本発明装置と、ｎ型ＧａＰ
半導体をアノードに用いた従来装置とのＰ型ＧａＰをカ
ソードとした場合の電池電圧の特性比較図及び水素生成
量の比較図を示し、本発明装置の特性が優れていること
が認められる。
ードに水溶性電解液と反応して水素を発生する卑な電位
を有した金属電極を利用した本発明装置と、ｎ型ＧａＰ
半導体をアノードに用いた従来装置とのＰ型ＧａＰをカ
ソードとした場合の電池電圧の特性比較図及び水素生成
量の比較図を示し、本発明装置の特性が優れていること
が認められる。
上述した如く、本発明装置は光エネルギーを電気エネル
ギーに変換すると共にこの変換過程で水溶性電解液中の
水を分解する光電変換水素発生装置に係り、カソードに
太陽光スペクトル領域に対応する禁止帯幅の特性を有す
るＰ型半導体のうち特に良好な単極特性を有するＰ型Ｇ
ａＰ或いはＰ型ＧａＡｓなどのＰ型Ｇａ系化合物半導体
を用いると共にアノードに卑な電位を示すと共に半導体
電極に比べ分極が小さく、且つ水溶性電解液と反応して
水素を発生する金属電極を用いるものであり、高い放電
々圧が得られると共にカソードにおける水素生成量も増
量する。
ギーに変換すると共にこの変換過程で水溶性電解液中の
水を分解する光電変換水素発生装置に係り、カソードに
太陽光スペクトル領域に対応する禁止帯幅の特性を有す
るＰ型半導体のうち特に良好な単極特性を有するＰ型Ｇ
ａＰ或いはＰ型ＧａＡｓなどのＰ型Ｇａ系化合物半導体
を用いると共にアノードに卑な電位を示すと共に半導体
電極に比べ分極が小さく、且つ水溶性電解液と反応して
水素を発生する金属電極を用いるものであり、高い放電
々圧が得られると共にカソードにおける水素生成量も増
量する。
更にアノードにおいても水素が発生するためカソードよ
りの水素発生と合わせて多量の水素を得ることができる
。
りの水素発生と合わせて多量の水素を得ることができる
。
尚、経時特性に関して、金属電極においては溶解、腐蝕
反応を伴うため有限であるが、低置な金属電極を用いる
ため新しいものと取換えて連続的に作動しうるものであ
る。
反応を伴うため有限であるが、低置な金属電極を用いる
ため新しいものと取換えて連続的に作動しうるものであ
る。
このように、自然エネルギーである太陽光を有効に利用
せるこの種装置において装置の低廉化、発生起電力の増
大化及び水素生成量の増量化が計れる本発明装置は工業
的に資するところ極めて犬である。
せるこの種装置において装置の低廉化、発生起電力の増
大化及び水素生成量の増量化が計れる本発明装置は工業
的に資するところ極めて犬である。
第１図は本発明装置の構成図、第２図は本発明装置（Ｚ
ｎ／Ｐ型ＧａＰ系）と従来装置（ｎ型ＧａＰ／Ｐ型Ｇａ
Ｐ系）との各種の単極特性及び電池電圧特性比較図、第
３図及び第４図は本発明装置と従来装置との電圧−電流
特性及び水素発生特性比較図である。 １・・・カソード電極、２・・・アノード電極、３・・
・銅リード線、４・・・ガラス容器、５・・・水溶性電
解液、６・・・アスベスト隔膜、７・・・石英板、８，
９・・・水素導出口、１０・・・封目板。
ｎ／Ｐ型ＧａＰ系）と従来装置（ｎ型ＧａＰ／Ｐ型Ｇａ
Ｐ系）との各種の単極特性及び電池電圧特性比較図、第
３図及び第４図は本発明装置と従来装置との電圧−電流
特性及び水素発生特性比較図である。 １・・・カソード電極、２・・・アノード電極、３・・
・銅リード線、４・・・ガラス容器、５・・・水溶性電
解液、６・・・アスベスト隔膜、７・・・石英板、８，
９・・・水素導出口、１０・・・封目板。
Claims (1)
- １少くとも一方が半導体よりなる一対の電極を水溶性電
解液中に浸漬し、前記半導体電極に光照射して起電力を
発生させると共に水を分解する装置において、カソード
はｐ型のＧａ系化合物半導体電極で構成され、アノード
は電解液と反応して水素を発生する金属あるいは合金よ
りなる電極で構成されることを特徴とする光電変換水素
発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50041610A JPS58516B2 (ja) | 1975-04-04 | 1975-04-04 | コウデンヘンカンスイソハツセイソウチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50041610A JPS58516B2 (ja) | 1975-04-04 | 1975-04-04 | コウデンヘンカンスイソハツセイソウチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS51116181A JPS51116181A (en) | 1976-10-13 |
| JPS58516B2 true JPS58516B2 (ja) | 1983-01-06 |
Family
ID=12613109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50041610A Expired JPS58516B2 (ja) | 1975-04-04 | 1975-04-04 | コウデンヘンカンスイソハツセイソウチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58516B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59161907A (ja) * | 1983-03-07 | 1984-09-12 | Victor Co Of Japan Ltd | デイジタル式周波数特性制御装置 |
| JPS6395318U (ja) * | 1986-12-11 | 1988-06-20 | ||
| JPH0519324B2 (ja) * | 1983-10-25 | 1993-03-16 | Rohm Kk | |
| US10577700B2 (en) | 2012-06-12 | 2020-03-03 | Aquahydrex Pty Ltd | Breathable electrode structure and method for use in water splitting |
| US10637068B2 (en) | 2013-07-31 | 2020-04-28 | Aquahydrex, Inc. | Modular electrochemical cells |
| US11005117B2 (en) | 2019-02-01 | 2021-05-11 | Aquahydrex, Inc. | Electrochemical system with confined electrolyte |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MX356022B (es) * | 2010-12-10 | 2018-05-08 | Aquahydrex Pty Ltd | Dispositivos multicapas para disociacion de agua. |
| JP6040511B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-12-07 | 株式会社エクォス・リサーチ | 太陽光利用システム |
| JP6040512B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-12-07 | 株式会社エクォス・リサーチ | 太陽光利用システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50131868A (ja) * | 1974-04-09 | 1975-10-18 |
-
1975
- 1975-04-04 JP JP50041610A patent/JPS58516B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50131868A (ja) * | 1974-04-09 | 1975-10-18 |
Cited By (8)
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| US11018345B2 (en) | 2013-07-31 | 2021-05-25 | Aquahydrex, Inc. | Method and electrochemical cell for managing electrochemical reactions |
| US11005117B2 (en) | 2019-02-01 | 2021-05-11 | Aquahydrex, Inc. | Electrochemical system with confined electrolyte |
| US11682783B2 (en) | 2019-02-01 | 2023-06-20 | Aquahydrex, Inc. | Electrochemical system with confined electrolyte |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS51116181A (en) | 1976-10-13 |
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