CN108698938A - 光吸收构件、制氢用构件以及制氢装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的光吸收构件由在开孔率为5％以下的第1陶瓷中具有多个表现出正的电阻温度特性的第1陶瓷粒子的陶瓷复合体构成。

Description

光吸收构件、制氢用构件以及制氢装置
技术领域
本发明涉及光吸收构件、制氢用构件以及制氢装置。
背景技术
近年来，作为因与化石燃料的消耗相伴的二氧化碳的增加导致的地球温暖化等问题的解决策略，开发替代化石燃料的不排放二氧化碳的清洁的可再生能源的重要性正在增加。
作为再生能源之一的太阳能没有耗尽的问题，并且能够有助于温室效应气体的削减。另外，近年来，燃料电池开始普及，有望成为氢能社会的驱动力。目前制造的氢多半使用化石燃料作为原料，在根本上削减化石燃料方面仍存在问题。
这种状況下，要求一次能源为太阳光、且二次能源以氢维持的形式是理想的清洁能源系统之一，其确立是当务之急。
例如，作为将太阳能转化为化学能的方法之一，提出了利用将氧化铈(CeO2)等陶瓷构件作为反应体系载体使用时所发生的2段式水解反应(例如，参照专利文献1)。
其为下述技术：在第1步中，使用太阳能将作为反应体系载体的陶瓷构件加热至1400℃～1800℃，将该陶瓷构件还原而生成氧，接下来，在第2步中，使还原后的陶瓷构件在300℃～1200℃下与水反应而将还原后的陶瓷构件氧化来生成氢。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-263165号公报
发明内容
本发明的光吸收构件是由在开孔率为5％以下的第1陶瓷中具有多个表现出正的电阻温度特性的第1陶瓷粒子的陶瓷复合体构成的。
本发明的制氢用构件是由氢生成部、和光吸收部构成的制氢用构件，所述氢生成部是由在多孔的第2陶瓷中包含该第2陶瓷粒子的陶瓷多孔复合体构成的，所述光吸收部是由上述光吸收构件构成的。
本发明的制氢装置具备：接收太阳能而发生氧化还原反应的反应部；向该反应部供给水的水蒸气供给部；回收从所述反应部产生的氢气的回收部，其中，在所述反应部设置有上述制氢用构件。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的光吸收构件的一个实施方式的截面图。
图2是示意性地示出本发明的制氢用构件的第1实施方式的截面图。
图3是示意性地示出本发明的制氢用构件的第2实施方式的截面图。
图4(a)是示意性地示出本发明的制氢用构件的第3实施方式的立体图，(b)是(a)的X-X线截面图。
图5是示意性地示出本发明的制氢用构件的第4实施方式的立体图。
图6(a)是示意性地示出本发明的制氢用构件的第5实施方式的立体图，(b)是(a)的X-X线截面图。
图7(a)是示意性地示出本发明的制氢用构件的第6实施方式的立体图，(b)是(a)的X-X线截面图。
图8(a)是示意性地示出本发明的制氢用构件的第7实施方式的立体图，(b)是示意性地示出本发明的制氢用构件的第8实施方式的立体图。
图9是示意性地示出使本发明的第1实施方式的制氢装置运转时的状态的截面图，(a)是从制氢用构件生成氧的状态、(b)是从同一制氢用构件生成氢的状态。
图10是示出在光吸收构件与陶瓷多孔复合体之间设置有遮蔽层的制氢用构件的结构的截面图。(a)是制氢用构件的截面为圆形且呈筒状的图4的情况、(b)是制氢用构件的截面为矩形且呈筒状的图5的情况、(c)是制氢用构件的截面为圆形且呈柱状的图6的情况、(d)是制氢用构件的截面为矩形且呈柱状的图7的情况。
图11示出了第2实施方式的制氢装置，是示出了在反应部与回收部之间设置有氢分离模块的结构的示意图。
具体实施方式
如上所述，以往，作为将太阳能转化为化学能的方法，提出了使用氧化铈(CeO2)等陶瓷构件作为反应体系载体。
然而，现阶段，还没有以利用来自太阳能的热来对由陶瓷构件形成的反应体系单体直接加热的方式进行的证实试验的例子，实际上是使用红外线聚焦炉替代太阳光来进行试验。
换言之，目前的状况是：找不到成为将来自太阳光的热传递给反应体系单体的决定性手段的技术。
本发明是鉴于上述课题而作出的。其目的在于，提供一种能够高效地吸收来自太阳光的热来提高氢的生成效率的光吸收构件、制氢用构件以及制氢装置。
图1是示意性地示出本发明的光吸收构件的一个实施方式的截面图。本实施方式的光吸收构件A由在成为母相的陶瓷1(以下，表述为第1陶瓷1。)中包含表现出正的电阻温度特性的陶瓷粒子3(以下，表述为第1陶瓷粒子3。)的陶瓷复合体5构成。
该情况下，第1陶瓷1与第1陶瓷粒子3的成分不同。另外，第1陶瓷1是开孔率为5％以下的致密体，是绝缘性高的陶瓷。
另一方面，第1陶瓷粒子3具有导电性的载体(电子)。该载体(电子)成为表现出正的电阻温度特性的基础。
在陶瓷复合体5中，在吸收太阳光时，在第1陶瓷粒子3中存在的电子表现出表面等离子体(plasmon)效应。由此，陶瓷复合体5整体发热并呈现被加热至高温的状态。
如果将通过吸收太阳光而发热的陶瓷复合体5与例如后述的制氢用构件组合，则能够将太阳能直接用于制氢用构件的加热。
本实施方式的光吸收构件A由全陶瓷的陶瓷复合体5构成。因此，与表现出表面等离子体效应的材料为金属的情况相比，因氧化引起的材料的劣化极小。由此，能够得到耐久性高的光吸收构件A。
对于第1陶瓷粒子3，从提高表面等离子体效应的方面出发，可以在第1陶瓷1中以单一的粒子的形式在孤立的状态下存在。换言之，各粒子可以以分散的状态存在。作为在孤立的状态下存在的比例，以个数比计可以是90％以上。
第1陶瓷1的开孔率大于5％的情况下，第1陶瓷1不再是致密体，导热率降低。因此，难以将组合的构件(制氢用构件)加热至高的温度。
作为第1陶瓷粒子3的材料，以ABO3形式表示的钙钛矿型复合氧化物是合适的。该情况下，作为第1陶瓷粒子3，在ABO3的A位点包含稀土类元素，另一方面，在B位点包含过渡金属元素，进而可以在第1陶瓷粒子3中包含微量与A位点和B位点的元素价态不同的元素。例如，可以举出ABO3的A位点为镧(La)、B位点为锰(Mn)、并且其中包含微量的Sr的材料作为合适的例子。作为组成式，可以是例如La1-xSrxMnO3+δ(x＝0.01～0.9、δ为任意。)所示的复合氧化物。
对于第1陶瓷粒子3的尺寸(平均粒径)，可以为微小，从提高表面等离子体效应的方面出发，可以为5nm～100nm。
另外，作为第1陶瓷1，光的透过性可以高。例如，作为第1陶瓷1的颜色的亮度，以由孟塞尔颜色系统区分的亮度表示计，可以为5以上。
作为第1陶瓷1，在难以产生裂纹等、耐热性优异的方面，以氧化硅为主成分的低热膨胀性的玻璃质的材料是合适的。该情况下，作为陶瓷复合体5的热膨胀系数，可以为9×10-6/℃以下。
进而，从提高第1陶瓷粒子3的表面等离子体效应的方面出发，陶瓷复合体5中所含的第1陶瓷粒子3的比例以体积比计可以为10％～80％。
对陶瓷复合体5的截面使用电子显微镜和其附设的分析器(EPMA)来求出在陶瓷复合体5的内部存在的第1陶瓷粒子3的比例。例如，研磨陶瓷复合体5而使第1陶瓷粒子3露出，并指定在该截面中存在的第1陶瓷粒子3包括30个～100个的特定区域。接下来，求出该区域的面积和在该区域内存在的第1陶瓷粒子3的总面积，并求出第1陶瓷粒子3的总面积相对于区域的面积。将由此求出的面积比例视为体积比例。第1陶瓷粒子3在第1陶瓷1中是否以单一粒子的形式在孤立状态下存在的判定也是由上述观察计算个数来进行。
图2是示意性地示出本发明的制氢用构件的第1实施方式的截面图。第1实施方式的制氢用构件B1具有光吸收部10A和氢生成部10B。此处，光吸收部10A与氢生成部10B的至少一个主面彼此接触。
在制氢用构件B1中，光吸收部10A由上述的光吸收构件A形成。因此，即使光吸收部10A为高温的状态，其自身也基本上没有因氧化导致的劣化。由此，能够形成耐久性高的光吸收部10A。
氢生成部10B由微小的陶瓷粒子11(以下，表述为第2陶瓷粒子11。)分散于多孔的绝缘体(以下，表述为第2陶瓷13。)中而成的陶瓷多孔复合体15形成。该情况下，第2陶瓷13与第2陶瓷粒子11的主成分不同。
作为第2陶瓷13的材料，氧化硅、氧化铝、氧化锌、碱土元素的氧化物、稀土类元素的氧化物和它们的复合氧化物是合适的材料。该情况下，第2陶瓷13具有多个开孔16，该开孔16以从陶瓷多孔复合体15的外表面15a到达内部的第2陶瓷粒子11的方式延伸。该情况下，开孔率可以为10％以上。
在该陶瓷多孔复合体15中，开孔率使用对包含第2陶瓷粒子11的陶瓷多孔复合体15进行测定得到的值。这是因为：陶瓷粒子11为致密体，第2陶瓷13的气孔率直接相当于陶瓷多孔复合体15的气孔率。
第2陶瓷粒子11为AXO3±δ(其中，0≤δ≤1，A：稀土类元素、碱土元素、和碱金属元素中的至少一种，X：过渡金属元素和准金属元素中的至少一种，O：氧)、氧化铈和氧化锆中的任意，该情况下，第2陶瓷粒子11的平均粒径(图1中以符号D的形式表示。)可以为5nm～200nm。
作为稀土类元素，可例示周期表第6周期的镧系元素作为合适的元素，作为过渡金属元素，可例示Ti、V、Cr、Mn、Zr、Nb和Ta作为合适的元素，作为准金属元素，可例示B、Si、Ge、As、Se、Sb、Te、Po和At作为合适的元素。
在制氢用构件B1中，氢生成部10B由上述的陶瓷多孔复合体15形成。因此，即使氢生成部10B为高温的状态，其自身也基本上没有因氧化导致的劣化。由此，能够形成耐久性高的氢生成部10B。
具有上述成分的第2陶瓷粒子11如果放置在高温的环境下，则发生下述(1)式所示的缺陷反应。
[化学式1]
氧空穴
2e′：电子
该情况下，由于构成陶瓷多孔复合体15的第2陶瓷粒子11为微小的，因此通过上述缺陷反应而在第2陶瓷粒子11内生成的电子容易停留在该第2陶瓷粒子11的表面，该情况下也会引起表面等离子体效应，能够使陶瓷多孔复合体15自身变为高温状态。由此，第2陶瓷粒子11自身具有吸收光的功能。
如果使发生这样的反应的第2陶瓷粒子11在作为多孔体的第2陶瓷3中存在，则第2陶瓷粒子11在高温状态下，如(2)式所示那样地发生释放出氧的反应(以下，有时称为氧释放反应。)，另一方面，在比发生该氧释放反应的温度更低的温度下，发生(3)式所示那样的生成氢的反应(以下，有时称为氢生成反应。)。
[化学式2]
MO：金属氧化物
OX：氧化状态
Red：还原状态
[化学式3]
MOred+H2O＝MOox+H2…(3)
这是因为：在构成陶瓷多孔复合体15的第2陶瓷13的内部，第2陶瓷粒子11不仅因上述的缺陷反应而表现出表面等离子体效应，而且还发生上述的氧化还原反应。
该情况下，作为第2陶瓷粒子11，平均粒径越小越能够期待表现出表面等离子体效应，但第2陶瓷粒子11的平均粒径小于5nm在目前是难以制备的。另一方面，第2陶瓷粒子11的平均粒径大于200nm的情况下，难以表现出表面等离子体效应。因此，不能使陶瓷多孔复合体15自身成为高温状态，难以进行氢的生成。
另外，从提高在第2陶瓷粒子11中的表面等离子体效应的方面出发，陶瓷多孔复合体15中所含的第2陶瓷粒子11的比例在该情况下以体积比计也可以为20％～80％。另外，第2陶瓷粒子11以个数比计90％以上可以在第2陶瓷13中以单一粒子的形式在孤立的状态下分散存在。即，在该第1实施方式中，第2陶瓷粒子11可以隔着构成作为母材的第2陶瓷13的材料而各自存在。
在陶瓷多孔复合体15的内部存在的第2陶瓷粒子11的比例和第2陶瓷粒子11在第2陶瓷13中是否以单一粒子的形式在孤立的状态下存在的判定通过与上述的光吸收构件A同样的方法来进行。
图3是示意性地示出本发明的制氢用构件的第2实施方式的截面图。图3所示的制氢用构件B2示出了图2所示的制氢用构件B1的变形例。制氢用构件B2在光吸收构件A与陶瓷多孔复合体15之间夹设金属膜19。
在制氢用构件B2中，可以在光吸收构件A与陶瓷多孔复合体15之间夹设金属膜19。如图3所示，在光吸收构件A与陶瓷多孔复合体15之间设置有金属膜19的情况下，由于进入至光吸收构件A的光被金属膜19的表面反射，因此难以透过至陶瓷多孔复合体15侧。由此，光集中在光吸收构件A内，因此能够提高光吸收构件A的发热量。作为金属膜19的材料，只要是光的反射性高的金属即可，钨、钼、镍、铜、银、金、铂和钯等是合适的。
图4(a)是示意性地示出本发明的制氢用构件的第3实施方式的立体图，(b)是(a)的X-X线截面图。图4(a)(b)所示的第3实施方式的制氢用构件B3的构成光吸收部10A的光吸收构件A和构成氢生成部10B的陶瓷多孔复合体15均为管状体。该情况下，以卷绕内侧具有空洞17的陶瓷多孔复合体15的周围的方式，在其外侧配置有光吸收构件A。
在第3实施方式的制氢用构件B3中，如果光吸收构件A接收太阳光，则光吸收构件A和陶瓷多孔复合体15被加热而成为高温状态。在该状态下，如果向陶瓷多孔复合体15的内侧设置的空洞17内导入水蒸气，则在陶瓷多孔复合体15内产生氢。所产生的氢例如如图4(b)所示地那样，从导入了水蒸气的端部相反侧的端部进行回收。
图5是示意性地示出本发明的制氢用构件的第4实施方式的立体图。作为制氢用构件，不限于制氢用构件B3的结构，如图5所示的第4实施方式的制氢用构件B4那样地，光吸收部10A和氢生成部10B的端面均为矩形的结构也同样适用。该情况下，光吸收部10A和氢生成部10B的端面也可以为多边形。
图6(a)是示意性地示出本发明的制氢用构件的第5实施方式的立体图，(b)是(a)的X-X线截面图。图7(a)是示意性地示出本发明的制氢用构件的第6实施方式的立体图，(b)是(a)的X-X线截面图。
如图6(a)(b)所示的第5实施方式的制氢用构件B5和图7所示的第6实施方式的制氢用构件B6那样地，在构成氢生成部10B的陶瓷多孔复合体15中不设置空洞17而设定为实心体的结构的情况也同样可以适用。需要说明的是，在图6(a)(b)和图7(a)(b)所示的制氢用构件B5、B6的情况下，水蒸气通过多孔的内部。
进而，作为本实施方式的制氢用构件，可举出图8(a)(b)所示的层叠型结构的制氢用构件B7、B8。层叠型的制氢用构件B7、B8的光吸收构件A和陶瓷多孔复合体15均为平板型。并且，光吸收构件A与陶瓷多孔复合体15为层叠的结构。该情况下，如图8(b)所示地，可以是光吸收构件A上下夹持陶瓷多孔复合体15的结构。在光吸收构件A上下夹持陶瓷多孔复合体15的结构的情况下，由于能够从制氢用构件B8的两面侧接收太阳，因此能够提高陶瓷多孔复合体15的热效率以及氢的回收效率。
图9(a)是示意性地示出使本发明的第1实施方式的制氢装置运转时的状态的截面图，(a)是由制氢用构件生成氧的状态、(b)是由同一制氢用构件生成氢的状态。
第1实施方式的制氢装置C1具备：接收太阳能(图9所示的白色箭头)从而发生氧化还原反应的反应部21；向反应部21供给水蒸气的水蒸气供给部23；以及回收从反应部21产生的氢气或氧气的回收部25。在回收部25与反应部21之间设置有回收未反应的水蒸气的水蒸气回收部27。进而，在该制氢装置C1中，设置有用于使反应部21接收太阳光、或遮挡太阳光的遮蔽板29。遮蔽板29只要是不透明的板状物即可，作为材料，可以使用塑料、金属和木材等所有物质。
如图9(a)所示地，如果从反应部21的上表面移走遮蔽板29，则光吸收构件A吸收太阳光，成为高温的状态。作为制氢用构件的陶瓷多孔复合体15被光吸收部A加热。由此，在反应部21内设置的作为制氢用构件的陶瓷多孔复合体15成为高温的状态，陶瓷多孔复合体15发生上述(2)式所示的还原反应而产生氧。
接下来，如图9(b)所示地，如果用遮蔽板29遮盖反应部21，则对于光吸收部A和陶瓷多孔复合体15而言，太阳光被遮挡。此时，如果向反应部21供给水蒸气，使水蒸气与陶瓷多孔复合体15接触，则陶瓷多孔复合体15从发生了还原反应的图9(a)所示的状态被冷却，由此，还原反应结束，接下来，发生上述(3)式所示的氧化反应，在陶瓷多孔复合体15的内部产生氢气。由此，通过制氢装置C1，能够吸收来自太阳光的热并高效地生成氢。在图9(a)(b)中，示出了在反应部21中设置制氢用构件B3的结构，制氢用构件B4、B5和B6也可以同样地适用。
图10是示出在光吸收构件与陶瓷多孔复合体之间设置有遮蔽层的制氢用构件的结构的截面图。(a)是制氢用构件的截面为圆形且呈筒状的图4的情况、(b)是制氢用构件的截面为矩形且呈筒状的图5的情况、(c)是制氢用构件的截面为圆形且呈柱状的图6的情况、(d)是制氢用构件的截面为矩形且呈柱状的图7的情况。
在制氢装置C1中，在发生上述化学式1、化学式2和化学式3的反应的情况下，氧(O2)、水蒸气(H2O)和氢(H2)在反应部21中扩散。一部分氧(O2)、水蒸气(H2O)和氢(H2)存在不停留于反应部21中的陶瓷多孔复合体15内而与光吸收构件A接触并使光吸收构件A劣化的风险。针对这一问题，如果在光吸收构件A与陶瓷多孔复合体15之间设置遮蔽层31，则能够抑制因光吸收构件A发生氧化还原而导致的性能降低。
另外，在光吸收构件A与陶瓷多孔复合体15之间设置遮蔽层31的情况下，由于氧(O2)、水蒸气(H2O)和氢(H2)的移动范围被限定于遮蔽层31内侧的陶瓷多孔复合体15内，因此能够高效地进行氢的回收。
进而，通过所供给的水蒸气停留于遮蔽层31内侧的陶瓷多孔复合体15内，能够提高氢的生成量相对于所供给的水蒸气量的比率。
此处，作为遮蔽层31的材料，选自金属材料、陶瓷材料和玻璃材料中的一种是合适的。其中，特别是可以为金属材料。如果将金属材料用于遮蔽层31，则即使厚度薄也能够形成致密的膜，因此能够进一步抑制氢等气体的透过。另外，金属材料的情况下，由于呈现金属光泽，因此与图3和图4的情况同样地，光的遮蔽效果提高，能够提高光吸收构件A的发热量。
图11示出第2实施方式的制氢装置，是示出在反应部与回收部之间设置有氢分离模块的结构的示意图。如图11所示的制氢装置C2那样地，如果设为在反应部21与回收部25之间设置了氢分离模块33的构成，则能够以更高的纯度回收从反应部21向回收部25移动的氢。
作为氢分离模块33，可举出例如在玻璃管33b内设置有多孔陶瓷管33a的构成作为例子。接下来，基于图11，说明能够使用氢分离模块33来以高的浓度回收氢的原理。
首先，从反应部21移动出来的包含氢和水蒸气的混合气体最初进入多孔陶瓷管33a的外侧的玻璃管33b内。如果使用泵35a使多孔陶瓷管33a的内部成为减压的状态，则在多孔陶瓷管33a的内部与其外侧之间产生压力差。陶瓷管33a的内部的压力比其外侧的玻璃管33b的部分的压力更低。
混合气体从玻璃管33b内的陶瓷管33a的外侧移动至陶瓷管33a的内部。由于陶瓷管33a是可以透过氢但不能透过水蒸气的材质，因此只有氢向陶瓷管33a的内部移动。如此一来，能够由从反应部21移动出来的包含氢和水蒸气的混合气体中回收高纯度的氢。
另外，反应部21与氢分离模块33可以如图11所示那样地以由泵35b减压的状态容纳在容器37中。由此，能够防止由光吸收构件A生成的热向反应部21和氢分离模块33以外的外界移动。换言之，能够防止热从反应部21的氢生成部10B逸散至外部。
另外，如果使反应部21成为减压状态，则在构成反应部21的氢生成部10B的陶瓷多孔复合体15侧容易形成氧缺陷。由此，陶瓷多孔复合体15的还原反应推进，能够增加由陶瓷多孔复合体15生成的氧量和氢量。该情况下，作为容器37可以使用透明物。能够使太阳光从全方位照射反应部21。另外，也可以在容器37中设置集光板39。由此，能够向太阳光的入射侧的相反侧的反应部21的背面侧也照射太阳光。如此一来，在反应部21中，能够减小氧化还原反应的效率低的部分的面积。其结果是，能够提高氢的生成效率。
实施例
以下，以成为表1所示的构成的方式制作光吸收构件和制氢用构件，评价是否生成氢。
该情况下，光吸收构件的第1陶瓷粒子和制氢用构件的第2陶瓷粒子使用以La0.8Sr0.2MnO3为主成分、并且在Mn位点取代有0.5摩尔Fe的钙钛矿材料。该钙钛矿材料如以下进行合成：分别准备金属醇盐，以成为上述组成的方式进行制备后，进行喷雾热分解来合成。接下来，将所合成的粉末投入至水中，确认每小时的沉降状态来进行分级操作，得到表1所示平均粒径的钙钛矿材料(复合氧化物粒子和陶瓷粒子)的粉末。
接下来，在所得的钙钛矿材料的粉末中混合玻璃粉末(硼硅酸玻璃)来制备复合粉末。该情况下，制作陶瓷多孔复合体时的混合粉末的组成为钙钛矿材料的粉末为70体积％、玻璃粉末为30体积％。
光吸收构件的组成设为钙钛矿材料的粉末为50体积％、玻璃粉末为50体积％的比例。
接下来，向所得的复合粉末中添加10质量％PVA(聚乙烯醇)作为有机粘结剂，分别制作成形体，脱脂后，在大气中使用红外线聚焦炉在最高温度1400℃、保持时间约1秒的条件下进行加热，制作成为光吸收构件和陶瓷多孔复合体的烧结体。所制作的陶瓷多孔复合体的开孔率为10％，光吸收构件的开孔率为表1所示的值。通过使用扫描电子显微镜的截面观察确认了：所制作的光吸收构件内所含的复合氧化物粒子和陶瓷多孔复合体内所含的复合氧化物粒子各自90％、92％为孤立存在的状态。
对所制作的烧结体进行研磨加工，制作长度为10mm、壁厚为1mm、内径为3mm的陶瓷多孔复合体、和长度为10mm、壁厚为1mm、内径为5.2mm的光吸收构件，在管状的光吸收构件的内侧插入管状的陶瓷多孔复合体，制作图4所示的制氢用构件。此时，在陶瓷多孔复合体的外侧的表面形成金属膜(Au)。使光吸收构件的内表面与陶瓷多孔复合体的外侧的表面粘接。使用由此制作的制氢用构件，组装为图9所示的制氢装置，制作评价用的装置。
将所制作的光吸收构件和陶瓷多孔复合体的截面用电子显微镜和其附设的分析器(EPMA)进行分析。该情况下，构成光吸收构件的第1陶瓷粒子和构成陶瓷多孔复合体的第2陶瓷粒子基本上没有颗粒生长，其平均粒径与表1所示的值相等。所制作的光吸收构件的颜色亮度以由孟塞尔颜色系统区分的亮度表示计为6。
作为比较例，使用开孔率为10％的陶瓷多孔复合体来替代开孔率为1％的光吸收构件，制作陶瓷多孔复合体为2层的试样(试样编号1)。
在制氢装置的回收部设置气相色谱装置来测定氢气的生成量。该情况下，以1SUN的状态接收太阳光的方式经过10个循环而得的生成量示于表1。
[表1]
由表1的结果明确可知：在应用平均粒径为6nm～180nm的钙钛矿材料作为光吸收构件的第1陶瓷粒子和陶瓷多孔复合体的第2陶瓷粒子的试样编号2～4中，确认了0.4ml/g～1.1ml/g的氢生成量；在将钙钛矿材料的平均粒径设为280nm的试样(试样编号5)中，氢的生成量为0.01ml/g。另外，在应用开孔率为10.3％的陶瓷多孔复合体作为光吸收构件而制作的试样(试样编号1)中，未确认到氢的生成。
附图标记说明
A·············光吸收构件
1·············第1陶瓷
3·············第1陶瓷粒子
5·············陶瓷复合体
B1～B8··········制氢用构件
10A···········光吸收部
10B···········氢生成部
11············第2陶瓷粒子
13············第2陶瓷
15············陶瓷多孔复合体
16············开孔
19············金属膜
C1、C2··········制氢装置
21············反应部
23············水蒸气供给部
25············回收部
27············水蒸气回收部
29············遮蔽板
31············遮蔽层
33············氢分离模块
35a、35b·········泵
37············容器
39············集光板

Claims (17)

1.一种光吸收构件，其由在开孔率为5％以下的第1陶瓷中具有多个表现出正的电阻温度特性的第1陶瓷粒子的陶瓷复合体构成。
2.根据权利要求1所述的光吸收构件，其中，所述第1陶瓷粒子为以ABO3形式表示的钙钛矿型复合氧化物。
3.根据权利要求2所述的光吸收构件，其中，所述第1陶瓷粒子包含La作为所述ABO3的A位点的元素，包含Mn作为B位点的元素。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光吸收构件，其中，所述第1陶瓷的颜色亮度以由孟塞尔颜色系统区分的亮度表示计为5以上。
5.一种制氢用构件，其由氢生成部和光吸收部构成，所述氢生成部由在多孔第2陶瓷中包含第2陶瓷粒子的陶瓷多孔复合体构成，所述光吸收部由权利要求1～4中任一项所述的光吸收构件构成。
6.根据权利要求5所述的制氢用构件，其中，所述第1陶瓷粒子和所述第2陶瓷粒子的平均粒径为5nm～200nm。
7.根据权利要求5或6所述的制氢用构件，其中，所述第2陶瓷粒子为AXO3±δ、氧化铈和氧化锆中的任意，
其中，0≤δ≤1，A：稀土类元素、碱土元素、和碱金属元素中的至少一种，X：过渡金属元素和准金属元素中的至少一种，O：氧。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的制氢用构件，其中，所述陶瓷多孔复合体中的所述第2陶瓷粒子的比例为20体积％～80体积％。
9.根据权利要求5～8中任一项所述的制氢用构件，其中，所述第2陶瓷粒子中，以个数比计90％以上孤立存在。
10.根据权利要求5～9中任一项所述的制氢用构件，其中，所述光吸收构件和所述陶瓷多孔复合体均呈筒状，所述光吸收构件的内侧配置有所述陶瓷多孔复合体。
11.根据权利要求5～9中任一项所述的制氢用构件，其中，所述陶瓷多孔复合体为圆柱体或棱柱体，所述光吸收构件以卷绕所述陶瓷多孔复合体的侧面的方式设置。
12.根据权利要求5～9中任一项所述的制氢用构件，其为所述光吸收构件和所述陶瓷多孔复合体均为平板型，且所述光吸收构件上下夹持所述陶瓷多孔复合体的层叠结构体。
13.根据权利要求10或11所述的制氢用构件，其中，在所述光吸收构件与所述陶瓷多孔复合体之间设置有遮蔽层。
14.根据权利要求13所述的制氢用构件，其中，所述遮蔽层为金属材料、陶瓷材料和玻璃材料中的任意。
15.一种制氢装置，其具备：接收太阳能从而发生氧化还原反应的反应部；向该反应部供给水的水蒸气供给部；以及回收由所述反应部产生的氢气的回收部，其中，在所述反应部设置有权利要求5～14中任一项所述的制氢用构件。
16.根据权利要求15所述的制氢装置，其中，在所述反应部与所述回收部之间设置有氢分离模块。
17.根据权利要求15或16所述的制氢装置，其中，所述反应部收纳于可减压的容器内。
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