CN1207813C - 发电方法和电池 - Google Patents

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Abstract

发电方法，该方法使用正极、负极以及存在于所述正极和所述负极之间的电解质，将能通过光吸收被激发而对碳水化合物进行电化学氧化的分子赋予所述负极和所述电解质的至少一方，一边对所述分子进行光照射一边向其提供碳水化合物，通过在所述负极上由所述分子将碳水化合物氧化，使所述正极和所述负极之间产生电动势。根据本方法，可以将碳水化合物所具有的化学能直接作为电能进行利用。

Description

发电方法和电池
技术领域
本发明涉及利用了多糖类、二糖类和单糖类等碳水化合物的电化学氧化反应的发电方法和电池。
背景技术
碳水化合物可以通过植物的光合作用被合成。而动物则摄取碳水化合物作为能源。碳水化合物中，除单糖类、低聚糖类、多糖类等糖类以外，还含有糖类的类似化合物环状多元醇、氨基糖等。
作为代表性碳水化合物的葡萄糖由化学式：C6H12O6表示。如果将葡萄糖完全氧化，则每分子葡萄糖可以放出24个电子，生成碳酸气和水。在动物体内，可以将这24个电子作为能源利用。
根据热力学计算，每摩尔葡萄糖具有2872kJ能量，每克具有4.43Wh的能量。这比已知为高能量密度电池的锂电池的负极上所使用的金属锂的重量能量密度3.8Wh/g更高。
关于碳水化合物所含能量的利用方法目前只发现了2种，即碳水化合物在空气中直接燃烧所产生的热能的利用和在摄取了碳水化合物的动物体内通过12种或12种以上的氧化酶的作用将其作为化学能的利用(Albert等，Essential Cell Biology(Garland Publishing，Inc.)，107(1997))。
也就是说，没有发现将碳水化合物所具有的化学能直接作为电能有效利用的方法。
发明的公开
鉴于上述情况，本发明的目的是提供将碳水化合物所具有的化学能直接作为电能加以利用的发电方法和电池。
本发明涉及一种发电方法，该方法使用正极、负极以及存在于所述正极和所述负极之间的电解质，将能通过光吸收被激发而对碳水化合物进行电化学氧化的分子赋予所述负极和所述电解质的至少一方，一边对所述分子进行光照射一边向其提供碳水化合物，通过在所述负极上由所述分子将碳水化合物氧化，使所述正极和所述负极之间产生电动势。
优选将能够形成含碳水化合物的羟基作为配体的络合物的金属元素赋予前述负极和前述电解质的至少一方。这是因为形成所述络合物的碳水化合物被前述分子有效地氧化。
优选前述分子通过吸收波长300-1000nm的光而被激发。
优选前述负极具有从前述分子接受电子的氧化物半导体。
优选在前述正极上还原氧。
前述金属元素可以使用Cu、Ag、Pt、Fe、Ni、Zn、In、Sn、Pb、Sb、Ti、Mg等。其中，优选选自Cu、Ag和Pt的至少一种。另外，也可以使用含有至少一种前述金属元素的合金。
本发明还涉及一种电池，该电池由正极、负极以及存在于所述正极和所述负极之间的电解质构成，所述负极和所述电解质的至少一方具有能够通过光吸收被激发而将碳水化合物电化学氧化的分子。
前述电池中，优选前述负极和前述电解质的至少一方具有能够形成含碳水化合物的羟基作为配体的络合物的金属元素。
前述正极上以高于负极上进行碳水化合物的氧化反应的电势进行还原反应。优选前述正极为例如还原氧的氧电极。
附图说明
图1为表示通过由光激发的分子进行的碳水化合物的电化学氧化过程的模式图。
图2为用于评价本发明电池特性的发电电池的剖面图。
实施发明的最佳模式
本发明以下述发现为基础：即通过被光激发的活性分子的作用，能够从储存着大量能量的碳水化合物中将能量直接有效地取出。根据本发明，可以将碳水化合物中储存的化学能直接作为电能利用。
具体地说，通过负极上的下式(1)所示氧化反应，可以将碳水化合物所具有的n个电子直接取出到外部电路中。
式(1)
            
            
            
            
这里，S为被激发前的分子，S*为通过光吸收而被激发的分子，G为碳水化合物，e为提供给外部电路的电子，Gn为从碳水化合物取出n个电子后产生的化学物质。
图1表示电子的能量水平(电势)和从负极到正极的电子流。箭头A表示电势低的方向，箭头B表示电势高的方向。
如图1所示，分子S通过光吸收被激发，生成活性的S*和电子e。分子S所吸收的光子的能量(hν)是分子S所固有的，相当于S与S*之间的能量差。所生成的电子具有由前述能量差所决定的低电势，在外部电路13中发挥作用之后到达正极，被用于在正极上的还原反应。通过这样的原理，在正极和负极之间产生电动势。
优选分子S通过吸收波长300-1000nm的光而被激发。分子S在前述波长范围内，可以具有单一的吸收峰，也可以具有多个吸收峰。这样的分子可以使用金属络合物色素、有机色素等。
金属络合物色素具有作为中心原子的Ru、Pt，可以使用具有联喹啉基、联吡啶基、菲咯啉基、硫氰酸基或这些基团的衍生物作为配体的钌络合物色素、铂络合物色素。
有机色素可以使用9-苯基呫吨系色素、部花青系色素、聚甲炔系色素等。
也可以使用具有Cu、Zn、Mg、Fe等金属作为中心原子、具有一个或多个卟啉环、同时具有金属络合物色素和有机色素两者的结构的卟啉系色素。也可以使用不具备金属中心原子、仅由卟啉环构成的色素。
可以将通过光吸收而被激发的分子S配置在负极上，也可以溶解在电解质中或者分散在电解质中。溶解或分散在电解质中的分子S可以向负极上移动。因此，无论在哪种情况下，都可以使负极上碳水化合物的氧化反应有效地进行。
负极上形成由氧化物半导体构成的导电性薄膜，优选将通过光吸收而被激发的分子配置在该薄膜上。这样的半导体薄膜有效地从通过光吸收而被激发的分子接受电子，将所接受的电子有效地供给外部电路。从而顺利地进行在负极上的氧化反应。虽然从聚光性的观点出发，优选前述薄膜具有透光性，但是也可以将氧化物半导体微粒成形而形成薄膜。
前述氧化物半导体可以使用氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化铟锡等。这些物质可以单独使用，也可以2种或2种以上结合使用。
反应式(1)中，表示使与G～Gn和S*之间直接的电子移动相伴的反应进行的情况，但是也可以使G～Gn和S*之间的电子移动通过1对或1对以上的氧化还原对进行。可以将氧化还原对配置在负极上，也可以将其溶解或分散在电解质中。任何一种情况都可以使负极上碳水化合物的氧化反应有效地进行。
优选前述氧化还原对具有比基态分子S的电势更低的氧化还原电势。作为这样的氧化还原对，可以使用醌/氢醌对、NAD/NADH对(NAD表示氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，NADH表示其还原型)、NADP/NADPH对(NADH表示氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，NADPH表示其还原型)、碘/碘酸离子对、铁氧还蛋白、肌红蛋白等具有氧化还原能的金属蛋白质等。
碳水化合物和若干金属元素形成含有碳水化合物的全部或部分羟基作为配体的络合物。在该络合物中，碳水化合物与金属元素之间通过羟基形成暂时的化学键。在该暂时的化学键形成的同时，碳水化合物的碳-碳键被减弱。其结果，通过激发态分子S*进行的碳水化合物的氧化变得容易。也就是说，通过经由该络合物，碳水化合物的氧化反应效率得到提高。
因此，优选向分子S的附近赋予能够形成含碳水化合物的羟基作为配体的络合物的金属元素。例如，可以向负极上、由氧化物半导体构成的导电性薄膜中或电解质中赋予金属元素。溶解或分散在电解质中的金属元素可以向负极上移动。因此，无论在哪种情况下，都可以提高负极上碳水化合物的氧化反应效率。络合物在例如负极/电解质界面、电解质中等处形成。
这里，“络合物”是指从反应物到产物的化学反应途中所形成的中间体。该中间体包括由1个或以上的配体和1个中心原子所构成的单核络合物、以及由1个或以上的配体和1个或以上的中心原子所构成的多核络合物。
能够形成含碳水化合物的羟基作为配体的络合物的金属元素优选形成两性氢氧化物的金属元素。这样的金属元素的例子有Cu、Ag、Pt、Fe、Ni、Zn、In、Sn、Pb、Sb、Ti、Mg。这些金属元素可以单独使用，也可以2种或2种以上结合使用。也可以使用含有至少一种上述金属元素的合金。特别是Cu、Ag和Pt易于经羟基与碳水化合物形成络合物。
对碳水化合物没有特别限定，可以使用葡萄糖、甘露糖、半乳糖、果糖、甘油醛、二羟基丙酮、赤藓糖、核酮糖、木酮糖、景天庚酮糖、核糖、脱氧核糖、山梨糖、氨基葡糖、半乳糖胺等单糖类；异麦牙糖、麦芽糖、纤维素二糖、乳糖、棉子糖、蔗糖等二糖类；低聚糖、淀粉、糖原、纤维素、糖蛋白质、葡糖胺基葡聚糖、糖脂质等多糖类。也可以使用含碳水化合物的食物、食物残渣、动植物残骸、来自动植物的提取液等。这些物质可以单独使用，也可以2种或2种以上结合使用。
本发明所用的电解质使阴离子和阳离子从正极向负极或者从负极向正极的移动成为可能，具有使正极和负极上的氧化还原反应连续进行的作用。
水溶液系电解质和非水系电解质均适用于本发明。此外，液态电解质、固体电解质和凝胶状电解质全都适用于本发明。
作为水溶液系电解质，例如可以使用含有溶解了的KCl、NaCl、MgCl2、ZnCl2、NH4Cl之类的金属盐、NH4OH、KOH、NaOH之类的碱、H3PO4、H2SO4之类的酸等的水溶液。
作为非水系电解质，例如可以使用含有溶解了的LiBF4、LiPF6之类金属盐的碳酸异丙烯酯和碳酸亚乙酯的混合溶剂。另外，还可以使用含有溶解了的碘化吡啶鎓之类的季铵盐、碘化锂之类的锂盐、碘化咪唑啉鎓之类的咪唑鎓盐、叔丁基吡啶之类的胺等的乙腈、甲氧基乙酰甲基(methoxy acetonyl)、甲氧基丙腈之类的溶剂。
作为固体电解质，例如可以使用具有磺酸基、酰胺基、铵基、吡啶鎓基之类基团的氟树脂、保持了LiBF4、LiCl4、(C4H9)4NBF4之类盐的聚环氧丙烷、聚环氧乙烷、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇等。
正极上的还原反应以比负极上由分子S从碳水化合物取出的电子的电势更高的电势进行。
这样的还原反应的例子有水、氧的还原反应；NiOOH、MnOOH、Pb(OH)2、PbO、MnO2、Ag2O、LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2之类氧化物或氢氧化物的还原反应；TiS2、MoS2、FeS、Ag2S之类硫化物的还原反应；AgI、PbI2、CuCl2之类金属卤化物的还原反应；醌类、有机二硫化物之类有机硫化合物的还原反应；聚苯胺、聚噻吩之类导电性高分子的还原反应等。
其中优选正极为还原氧的氧电极。如果正极为氧电极，则正极活性物质可以使用空气等含氧气体。因此，电池内无需保持正极活性物质，可以构成具有高能量密度的电池。
氧电极由具有氧还原能的物质构成。这样的物质的例子有活性炭、MnO2、Mn3O4、Mn2O3、Mn5O8之类的锰氧化物、铂、钯、氧化铱、铂氨络合物、钴苯二胺络合物、具有Co、Mn、Zn、Mg之类中心原子的金属卟啉、La(Ca)CoO3、La(Sr)MnO3之类的钙钛矿氧化物等。
下面以实施例为基础对本发明进行具体说明。
实施例1
用下面的色素D1-D6作为通过光吸收而被激发的色素分子制作试验电极。
Ru络合物色素D1
Figure C0180316100151
D1可以通过M.K.Nazeeruddin等的报告(J.Chem.Soc.，Chem.Commun.、1075页、(1997年))中所记载的方法进行合成。
Ru络合物色素D2
Figure C0180316100161
D2可以通过H.Sugihara等的报告(Chem.Lett、1005页、(1998年))中所记载的方法进行合成。
Pt络合物色素D3
Figure C0180316100162
D3可以通过A.Islam等的报告(New J.Chem.、343页、(2000年))中所记载的方法进行合成。
聚甲炔色素D4
Figure C0180316100171
D4可以基于F.M.Harmer著“Heterocyclic Compounds-CyanineDyes and Related Compounds”、John Wiley & Sons公司纽约、伦敦、1964年刊、英国专利第1,077,611号等所记载的方法进行合成。
酞菁系色素D5
Figure C0180316100172
D5可以通过A.D.Adler等的报告(J.Org.Chem.、476页、(1967年))中所记载的方法进行合成。
酞菁系色素D6
Figure C0180316100181
D6可以通过D.Gust等的报告(Science、199页、(1990年))中所记载的方法进行合成。
色素D1-D6在300-1000nm的波长范围内都具有单一或多个吸收。
使用上述试验电极作为负极，组装图2所示的电池。
(i)试验电极的制作
在厚1mm的玻璃基板上形成表面电阻为10欧姆/cm2的氧化铟锡(ITO)薄膜。
将89重量份含30％重量聚乙二醇的乙腈溶液与11重量份平均粒径为10nm的TiO2粒子混合，配制分散液。
通过将具有ITO薄膜的玻璃基板浸渍在上述分散液中，在ITO薄膜上涂布分散液，在80℃干燥，再在空气中、400℃烘焙1小时。结果在ITO薄膜上形成了厚度约10μm的TiO2微粒膜。
接下来，放置2片具有ITO薄膜和TiO2微粒膜的玻璃基板，使其各自的TiO2微粒膜相对，使TiO2微粒膜之间存在由密封材料构成的框体。用2片基板夹住框体将其牢牢固定，构成电池。
向电池内注入含有10mM(M：摩尔/升)浓度色素D1的乙醇溶液，用乙醇溶液将电池内装满放置。1小时后将乙醇溶液从电池内排出，使干燥的温风在电池内连续通过1小时，使色素D1沉积在TiO2微粒膜上。接着用4-叔丁基吡啶装满电池，再排出。然后，用乙腈将电池内洗净，用温风将电池内干燥。之后将电池分解，得到具有色素D1沉积其上的TiO2微粒膜的试验电极1A。
用D2-D6代替色素D1，与试验电极1A一样操作，得到试验电极2A-6A。
(ii)电池的组装
分别用所得试验电极1A-6A作为负极，组装如图2所示的电池。向电池内导入含有碳水化合物的电解质5。用葡萄糖或果糖作为碳水化合物。用0.1M的KOH水溶液作为电解质。电解质中葡萄糖或果糖的浓度为50mM。
准备含有葡萄糖或果糖不含氧化还原对的电解质、含有葡萄糖或果糖并以5mM的浓度含有氧化还原对的电解质。用氢醌(HQ)或NADH作为氧化还原对。
图2中，1为构成试验电极的玻璃基板，该玻璃基板的一面形成有ITO薄膜2。ITO薄膜上形成有TiO2微粒薄膜3，3的表面上存在色素分子沉积而成的色素分子层4。ITO薄膜上连接有用于将电池与外部电路相连的负极导线10。
在与试验电极的色素分子层4相对的位置配置了氧电极6。作为正极起作用的氧电极由Mn2O3粉末、活性炭粉末、乙炔黑粉末和聚四氟乙烯的混合物构成，含有厚0.2mm的镍网作为芯材。氧电极6的外面设置有由防水性氟树脂构成的氧渗透膜7。另外，氧电极6上连接有用于将发电池与外部电路相连的正极导线11。
试验电极和氧电极之间存在由透明硅橡胶构成的框体12，构成电池。框体上设置有向发电池内导入电解质和碳水化合物的注入口8a、将电解质和剩余的碳水化合物排出发电池的排出口8b。注入口8a和排出口8b处分别备有液体阀门9a和9b，可以调节电解质和碳水化合物的流量。
(iii)电池的特性
用含有碳水化合物的电解质将电池装满后，从玻璃基板一侧照射太阳光模拟器(AM1.5、100mW/cm2)的光，测定电池的电动势(OCV)。在将电池以100μA的一定电流放电20分钟后测定电池的电压。结果如表1所示。
                                          表1
  试验电极   色素 碳水化合物 氧化还原对          OCV(V)      放电后的电池电压(V)
         光照射            光照射
    有     无     有     无
1A D1 葡萄糖 无     1.1     0.2     0.8     0
HQ     0.7     0.65     0.65     0.2
NADH     1.2     1.05     1.0     0.3
果糖 无     1.1     0.1     0.8     0
HQ     0.65     0.6     0.5     0.1
NADH     1.2     1.1     0.9     0.3
2A D2 葡萄糖 无     1.1     0.2     0.7     0
HQ     0.65     0.6     0.55     0.1
NADH     1.15     1.1     0.9     0.1
无 无     1.0     0.1     0     0
HQ     0.7     0.65     0     0
NADH     1.2     1.1     0     0
3A D3 葡萄糖 无     0.9     0.1     0.65     0
HQ     0.7     0.55     0.55     0.1
NADH     1.2     1.15     0.9     0.1
果糖 无     1.0     0.2     0.7     0
HQ     0.65     0.5     0.5     0.1
NADH     1.15     1.1     0.85     0.2
4A D4 无 无     0.9     0.05     0     0
HQ     0.65     0.55     0     0
NADH     1.2     1.05     0     0
果糖 无     1.0     0.2     0.65     0
HQ     0.7     0.65     0.6     0.2
NADH     1.2     1.0     0.9     0.2
5A D5 葡萄糖 无     1.1     0.25     0.65     0
HQ     0.7     0.65     0.6     0.1
NADH     1.2     1.1     0.85     0.3
果糖 无     1.0     0.1     0.7     0
HQ     0.65     0.6     0.55     0.2
NADH     1.15     1.1     0.95     0.2
6A D6 葡萄糖 无     0.7     0.2     0.55     0
HQ     0.65     0.6     0.55     0.2
NADH     1.2     1.15     1.0     0.3
果糖 无     0.7     0.2     0.6     0
HQ     0.65     0.6     0.6     0.2
NADH     1.15     1.1     1.05     0.1
从表1的结果可知，在所有使用了试验电极的发电池中，通过光照射能够维持高放电电压，可以用这些电池有效地发电。
将试验后的含碳水化合物的电解质用液相色谱法进行分析，检出了葡萄糖或者果糖的氧化产物葡糖酸、草酸和甲酸。
接下来，用单糖类的半乳糖、甘露糖和山梨糖、二糖类的麦芽糖、蔗糖、乳糖和棉子糖、多糖类的淀粉代替葡萄糖、果糖，与上述同样进行试验电极1A-6A的评价。结果，与葡萄糖、果糖的情况一样，确认了碳水化合物的氧化。
用TiO2-WO3微粒膜代替TiO2微粒膜进行同样的评价，得到大致相同的电池特性。这里，TiO2-WO3微粒膜是用8重量份平均粒径10nm的TiO2粒子与平均粒径12nm的WO3粒子的重量比为5∶1的混合物、92重量份含有30％重量聚乙二醇的乙腈溶液组成的分散液而形成的。将具有ITO薄膜的玻璃基板浸渍在上述分散液中，在80℃干燥，通过在空气中、400℃烘焙1小时，在ITO薄膜上形成厚约8μm的TiO2-WO3微粒膜。
实施例2
除了不在ITO薄膜上形成TiO2微粒膜，使色素D1-D6直接沉积在ITO薄膜上以外，与实施例1同样制作试验电极7A-12A，构成电池，评价其特性。结果如表2所示。只是电池的放电以10μA进行200分钟。
                                          表2
  试验电极   色素 碳水化合物 氧化还原对         OCV(V)   放电后的电池电压(V)
        光照射         光照射
    有     无     有     无
7A D1 葡萄糖 无     1.25     0     0.95     0
HQ     0.7     0.65     0.65     0.2
NADH     1.2     1.05     1.0     0.3
果糖 无     1.25     0     0.9     0
HQ     0.65     0.6     0.5     0.1
NADH     1.2     1.1     0.9     0.3
8A D2 葡萄糖 无     1.2     0     0.8     0
HQ     0.65     0.6     0.55     0.1
NADH     1.15     1.1     0.9     0.1
无 无     1.15     0     0     0
HQ     0.7     0.65     0     0
NADH     1.2     1.1     0     0
9A D3 葡萄糖 无     0.95     0     0.65     0
HQ     0.7     0.55     0.55     0.1
NADH     1.2     1.15     0.9     0.1
果糖 无     1.05     0     0.75     0
HQ     0.65     0.5     0.5     0.1
NADH     1.15     1.1     0.85     0.2
10A D4 无 无     1.0     0     0     0
HQ     0.65     0.55     0     0
NADH     1.2     1.05     0     0
果糖 无     1.1     0     0.65     0
HQ     0.7     0.65     0.6     0.2
NADH     1.2     1.0     0.9     0.2
11A D5 葡萄糖 无     1.25     0     0.7     0
HQ     0.7     0.65     0.6     0.1
NADH     1.2     1.1     0.85     0.3
果糖 无     1.2     0     0.75     0
HQ     0.65     0.6     0.55     0.2
NADH     1.15     1.1     0.95     0.2
12A D6 葡萄糖 无     0.7     0     0.65     0
HQ     0.65     0.6     0.55     0.2
NADH     1.2     1.15     1.0     0.3
果糖 无     0.7     0     0.65     0
HQ     0.65     0.6     0.6     0.2
NADH     1.15     1.1     1.05     0.1
从表2的结果可知，在所有使用了试验电极的电池中，通过光照射能够维持高放电电压，可以用这些电池有效地发电。
将试验后的含碳水化合物的电解液用液相色谱法进行分析，检出了葡萄糖或者果糖的氧化产物葡糖酸、草酸和甲酸。
接下来，用单糖类的半乳糖、甘露糖和山梨糖、二糖类的麦芽糖、蔗糖、乳糖和棉子糖、多糖类的淀粉代替葡萄糖、果糖，与上述同样进行试验电极7A-12A的评价。结果，与葡萄糖、果糖的情况一样，确认了碳水化合物的氧化。
实施例3
除了在ITO薄膜上形成SnO2微粒膜代替TiO2微粒膜外，与实施例1同样制作试验电极13A-18A，构成电池，评价其特性。电池的放电以100μA进行20分钟。结果如表3所示。
这里，SnO2微粒膜是用由5重量份平均粒径15nm的SnO2粒子和95重量份含15％重量聚乙烯醇的乙醇溶液构成的分散液通过旋转涂布(spin coat)法在ITO薄膜上涂布，在80℃干燥，通过在空气中、380℃烘焙1小时而形成的。所得SnO2微粒膜的厚度为约15μm。
                                          表3
  试验电极   色素 碳水化合物 氧化还原对         OCV(V)   放电后的电池电压(V)
        光照射        光照射
    有     无     有     无
13A D1 葡萄糖 无     1.1     0.2     0.7     0
HQ     0.7     0.65     0.55     0.1
NADH     1.2     1.05     0.9     0.15
果糖 无     1.1     0.1     0.65     0
HQ     0.65     0.6     0.45     0.05
NADH     1.2     1.1     0.7     0.15
14A D2 葡萄糖 无     1.1     0.2     0.7     0
HQ     0.65     0.6     0.55     0.1
NADH     1.15     1.1     0.9     0.1
无 无     1.0     0.1     0     0
HQ     0.7     0.65     0     0
NADH     1.2     1.1     0     0
15A D3 葡萄糖 无     0.9     0.1     0.45     0
HQ     0.7     0.55     0.35     0.1
NADH     1.2     1.15     0.65     0.1
果糖 无     1.0     0.2     0.5     0
HQ     0.65     0.5     0.45     0.05
NADH     1.15     1.1     0.6     0.1
16A D4 无 无     0.9     0.05     0     0
HQ     0.65     0.55     0     0
NADH     1.2     1.05     0     0
果糖 无     1.0     0.2     0.35     0
HQ     0.7     0.65     0.4     0.1
NADH     1.2     1.0     0.6     0.15
17A D5 葡萄糖 无     1.1     0.25     0.5     0
HQ     0.7     0.65     0.55     0.05
NADH     1.2     1.1     0.8     0.2
果糖 无     1.0     0.1     0.6     0
HQ     0.65     0.6     0.5     0.1
NADH     1.15     1.1     0.85     0.2
18A D6 葡萄糖 无     0.7     0.2     0.45     0
HQ     0.65     0.6     0.5     0.2
NADH     1.2     1.15     0.85     0.2
果糖 无     0.7     0.2     0.5     0
HQ     0.65     0.6     0.55     0.1
NADH     1.15     0.1     0.8     0.1
从表3的结果可知，在所有使用了试验电极的电池中，通过光照射能够维持高放电电压，可以用这些电池有效地发电。
将试验后的含碳水化合物的电解液用液相色谱法进行分析，检出了葡萄糖或者果糖的氧化产物葡糖酸、草酸和甲酸。
接下来，用单糖类的半乳糖、甘露糖和山梨糖、二糖类的麦芽糖、蔗糖、乳糖和棉子糖、多糖类的淀粉代替葡萄糖、果糖，与上述同样进行试验电极13A-18A的评价。结果，与葡萄糖、果糖的情况一样，确认了碳水化合物的氧化。
用SnO2-ZnO微粒膜代替SnO2微粒膜进行同样的评价，得到大致相同的电池特性。这里，SnO2-ZnO微粒膜是用5重量份平均粒径15nm的SnO2粒子与平均粒径240nm的ZnO粒子的重量比为5∶1的混合物、95重量份含有15％重量聚乙烯醇的乙醇溶液组成的分散液通过刮浆法(doctor blade法)在ITO薄膜上涂布，在80℃干燥，通过在空气中、380℃烘焙1小时而形成的。所得SnO2-ZnO微粒膜的厚度为约16μm。
实施例4
分别用实施例1-3中制作的试验电极1A、6A、7A、12A、13A和18A，使用下述甲氧基乙腈溶液作为含碳水化合物的电解质，组装与实施例1一样的电池，评价其特性。所述甲氧基乙腈溶液含有0.5M碘化锂、0.5M碘化咪唑鎓、5mM 4-叔丁基吡啶以及50mM作为碳水化合物的葡萄糖或果糖。结果如表4所示。
只是，用在铝基板上形成的含MnO2粒子的涂膜代替空气电极和氧渗透膜作为正极。该正极是将由30重量份MnO2粒子、5重量份乙炔黑、10重量份石墨、5重量份聚偏二氟乙烯和50重量份N-甲基-2-吡咯烷酮所组成的淤浆通过刮浆法在厚0.3mm的铝基板上涂布之后，在150℃干燥，辊压，成形为厚0.5mm的片状而得到的。
另外，关于电池的放电，试验电极1A、6A、13A和18A的电池是以100μA进行20分钟，试验电极7A和12A的电池则是以10μA进行200分钟。
                                       表4
试验电极 色素 碳水化合物 氧化还原对        OCV(V)   放电后的电池电压(V)
       光照射         光照射
    有     无     有     无
1A D1 葡萄糖   无     1.4     0.6     1.1     0
果糖   无     1.4     0.55     1.0     0
6A D6 葡萄糖   无     1.0     0.4     0.8     0
果糖   无     0.9     0.4     0.75     0
7A D1 葡萄糖   无     1.55     0.65     1.3     0
果糖   无     1.6     0.7     1.3     0
12A D6 葡萄糖   无     1.1     0.4     0.9     0
果糖   无     1.05     0.4     0.75     0
13A D1 葡萄糖   无     1.5     0.5     1.1     0
果糖   无     1.45     0.5     0.9     0
18A D6 葡萄糖   无     0.9     0.3     0.75     0
果糖   无     0.95     0.35     0.7     0
从表4的结果可知，在所有使用了试验电极的电池中，通过光照射能够维持高放电电压，可以用这些电池有效地发电。
将试验后的含碳水化合物的电解质用液相色谱法进行分析，检出了葡萄糖或者果糖的氧化产物葡糖酸、草酸和甲酸。
接下来，用单糖类的半乳糖、甘露糖和山梨糖、二糖类的麦芽糖、蔗糖、乳糖和棉子糖、多糖类的淀粉代替葡萄糖、果糖，与上述同样进行上述试验电极的评价。结果，与葡萄糖、果糖的情况一样，确认了碳水化合物的氧化。
另一方面，作为含碳水化合物的电解质，将88重量份下述甲氧基乙腈溶液和12重量份聚丙烯腈组成的混合物注入上述电池中。所述甲氧基乙腈溶液含有0.5M碘化锂、0.5M碘化咪唑鎓、5mM 4-叔丁基吡啶以及50mM作为碳水化合物的葡萄糖或果糖。接着，将电池冷却至-20℃，使混合物凝胶化。之后，恢复至室温，评价电池的特性，得到于表4所示结果大致相同的特性。
实施例5
(i)试验电极的制作
在厚1mm的玻璃基板上形成表面电阻为10欧姆/cm2的氧化铟锡(ITO)薄膜。
配制含30％重量聚乙二醇的乙腈溶液。将1重量份平均粒径5nm的Ag微粒和11重量份平均粒径10nm的TiO2微粒分散在88重量份上述乙腈溶液中。
将具有ITO薄膜的玻璃基板浸渍在所得分散液中，在80℃干燥，再在氩气中、400℃烘焙1小时。结果在ITO薄膜上形成了厚度约10μm的附载有Ag的TiO2微粒膜(以下称为Ag-TiO2膜)。
放置2片具有ITO薄膜和Ag-TiO2膜的玻璃基板，使其各自的Ag-TiO2膜相对，使Ag-TiO2膜之间存在由密封材料构成的框体。用2片基板夹住框体将其牢牢固定，构成电池。
向电池内注入含有10mM浓度色素D1的乙醇溶液，用乙醇溶液将电池内装满放置。1小时后将乙醇溶液从电池内排出，将干燥的温风在电池内连续通过1小时，使色素D1沉积在Ag-TiO2膜上。接着用4-叔丁基吡啶装满电池，再排出。然后，用乙腈将电池内洗净，用温风将电池内干燥。之后将电池分解，得到具有色素D1沉积其上的Ag-TiO2膜的试验电极1B。
用D2-D6代替色素D1，与试验电极1B一样操作，得到试验电极2B-6B。
(ii)电池的组装
除了分别用所得试验电极1B-6B作为负极外，与实施例1一样，组装如图2所示的电池。
向电池内导入含有碳水化合物的电解质。用葡萄糖或果糖作为碳水化合物。用0.1M的KOH水溶液作为电解质。电解质中葡萄糖或果糖的浓度为50mM。
准备含有葡萄糖或果糖不含氧化还原对的电解质、含有葡萄糖或果糖并以5mM的浓度含有氧化还原对的电解质。用氢醌(HQ)或NADH作为氧化还原对。
(iii)电池的特性
用含有碳水化合物的电解质将电池装满后，与实施例1一样进行评价。结果如表5所示。
                                              表5
  试验电极   色素 碳水化合物 氧化还原对         OCV(V)   放电后的电池电压(V)
        光照射        光照射
    有     无     有     无
1B D1 葡萄糖 无     1.2     0.35     0.95     0.2
HQ     0.8     0.7     0.75     0.45
NADH     1.25     1.1     1.1     0.55
果糖 无     1.2     0.35     0.9     0.2
HQ     0.8     0.7     0.7     0.4
NADH     1.25     1.05     0.95     0.5
2B D2 葡萄糖 无     1.15     0.3     0.9     0.2
HQ     0.75     0.65     0.75     0 45
NADH     1.2     1.05     0.95     0.55
无 无     1.0     0.1     0     0
HQ     0.7     0.65     0     0
NADH     1.2     1.1     0     0
3B D3 葡萄糖 无     1.0     0.3     0.85     0.2
HQ     0.75     0.7     0.65     0.45
NADH     1.25     1.1     0.95     0.55
果糖 无     1.1     0.35     0.95     0.2
HQ     0.75     0.7     0.7     0.45
NADH     1.2     1.15     0.95     0.55
4B D4 无 无     1.05     0.25     0     0
HQ     0.7     0.6     0     0
NADH     1.2     1.0     0     0
果糖 无     1.2     0.35     0.95     0.2
HQ     0.85     0.75     0.75     0.4
NADH     1.25     1.15     1.05     0.5
5B D5 葡萄糖 无     1.15     0.35     0.7     0.2
HQ     0.8     0.7     0.65     0.35
NADH     1.2     0.95     0.9     0.5
果糖 无     1.1     0.35     0.85     0.2
HQ     0.75     0.7     0.65     0.4
NADH     1.2     1.0     0.9     0.45
6B D6 葡萄糖 无     0.80     0.3     0.65     0.2
HQ     0.70     0.65     0.65     0.25
NADH     1.2     1.05     1.0     0.4
果糖 无     0.8     0.3     0.7     0.2
HQ     0.65     0.7     0.65     0.3
NADH     1.15     1.1     1.05     0.35
从表5的结果可知，在所有使用了试验电极的电池中，通过光照射能够维持高放电电压，可以用这些电池有效地发电。
将试验后的含碳水化合物的电解质用液相色谱法进行分析，检出了葡萄糖或者果糖的氧化产物葡糖酸、草酸和甲酸。
接下来，用单糖类的半乳糖、甘露糖和山梨糖、二糖类的麦芽糖、蔗糖、乳糖和棉子糖、多糖类的淀粉代替葡萄糖、果糖，与上述同样进行试验电极1B-6B的评价。结果，与葡萄糖、果糖的情况一样，确认了碳水化合物的氧化。
接下来，将8重量份以重量比0.6∶5∶1含有平均粒径5nm的Ag微粒、平均粒径10nm的TiO2微粒、平均粒径12nm的WO3微粒的混合物分散在92重量份含30％重量聚乙二醇的乙腈溶液中。
将具有ITO薄膜的玻璃基板浸渍在所得分散液中，在80℃干燥，再在氩气中、350℃烘焙1小时。结果在ITO薄膜上形成了厚度约8μm的附载有Ag的TiO2和WO3组成的微粒膜(以下称为Ag-TiO2-WO3膜)。
用与上述相同的方法，制备使色素D1-D6分别沉积在Ag-TiO2-WO3膜上的电极，再用这些电极进行与上述相同的评价。结果，电池的表现与Ag-TiO2膜的情况大致相同。
实施例6
将1重量份平均粒径5nm的Ag微粒分散在99重量份含有30％重量聚乙二醇的乙腈溶液中。
将具有ITO薄膜的玻璃基板浸渍在所得的分散液中，在80℃干燥，在400℃、氩气中烘焙1小时。结果使Ag微粒附载在ITO薄膜上。
之后与实施例5一样，分别使色素D1-D6沉积在附载了Ag微粒的ITO薄膜上，制作试验电极7B-12B。
分别使用试验电极7B-12B，形成与实施例5一样的电池，对其进行评价。结果如表6所示。但是，电池的放电以10μA进行200分钟。
                                         表6
试验电极 色素 碳水化合物 氧化还原对       OCV(V)   放电后的电池电压(V)
      光照射         光照射
    有     无     有     无
7B D1 葡萄糖 无     1.2     0.35     0.55     0.2
HQ     0.8     0.7     0.55     0.4
NADH     1.25     1.1     0.7     0 55
果糖 无     1.2     0.35     0.5     0.2
HQ     0.8     0.7     0.55     0.35
NADH     1.25     1.05     0.7     0.5
8B D2 葡萄糖 无     1.15     0.3     0.6     0.2
HQ     0.75     0.65     0.55     0.35
NADH     1.2     1.05     0.65     0.45
无 无     1.0     0.1     0     0
HQ     0.7     0.65     0     0
NADH     1.2     1.1     0     0
9B D3 葡萄糖 无     1.0     0.3     0.45     0.2
HQ     0.75     0.7     0.55     0.35
NADH     1.25     1.1     0.7     0.45
果糖 无     1.1     0.35     0.35     0.2
HQ     0.75     0.7     0.5     0.35
NADH     1.2     1.15     0.6     0.45
10B D4 无 无     1.05     0.25     0     0
HQ     0.7     0.6     0     0
NADH     1.2     1.0     0     0
果糖 无     1.2     0.35     0.45     0.2
HQ     0.85     0.75     0.55     0.35
NADH     1.25     1.15     0.6     0.45
11B D5 葡萄糖 无     1.15     0.35     0.35     0.2
HQ     0.8     0.7     0.45     0.35
NADH     1.2     0.95     0.55     0.45
果糖 无     1.1     0.35     0.4     0 2
HQ     0.75     0.7     0.55     0.35
NADH     1.2     1.0     0.6     0.4
12B D6 葡萄糖 无     0.8     0.3     0.35     0.2
HQ     0.7     0.65     0.4     0.25
NADH     1.2     1.05     0.45     0.35
果糖 无     0.8     0.3     0.35     0.2
HQ     0.65     0.7     0.45     0.3
NADH     1.15     1.1     0.45     0.35
从表6的结果可知，在所有使用了试验电极的电池中，通过光照射能够维持高放电电压，可以用这些电池有效地发电。
将试验后的含碳水化合物的电解质用液相色谱法进行分析，检出了葡萄糖或者果糖的氧化产物葡糖酸、草酸和甲酸。
接下来，用单糖类的半乳糖、甘露糖和山梨糖、二糖类的麦芽糖、蔗糖、乳糖和棉子糖、多糖类的淀粉代替葡萄糖、果糖，与上述同样进行试验电极7B-12B的评价。结果，与葡萄糖、果糖的情况一样，确认了碳水化合物的氧化。
实施例7
配制含有15％重量聚乙烯醇的乙醇溶液。将1重量份平均粒径5nm的Pt微粒和11重量份平均粒径15nm的SnO2微粒分散在88重量份该乙醇溶液中。
将所得分散液用旋转涂布法涂布在具有ITO薄膜的ITO基板上，在80℃干燥，在380℃、空气中烘焙1小时。结果在ITO薄膜上形成了厚约15μm、附载了Pt的SnO2微粒膜(以下称为Pt-SnO2膜)。
分别使色素D1-D6沉积在Pt-SnO2膜上，制作试验电极13B-18B。然后分别使用试验电极13B-18B，构成与实施例5一样的电池，对其进行评价。但是，电池的放电以100μA进行20分钟。结果如表7所示。
                                           表7
  试验电极   色素 碳水化合物 氧化还原对        OCV(V)   放电后的电池电压(V)
       光照射          光照射
    有     无     有     无
13B D1 葡萄糖 无     1.25     0.55     0.95     0.5
HQ     0.8     0.75     0.75     0.55
NADH     1.25     1.05     1.2     0.6
果糖 无     1.25     0.5     0.95     0.5
HQ     0.8     0.7     0.7     0.5
NADH     1.2     1.05     1.15     0.6
14B D2 葡萄糖 无     1.15     0.5     0.9     0.45
HQ     0.75     0.65     0.75     0.5
NADH     1.15     1.0     0.9     0.5
无 无     1.0     0.45     0     0
HQ     0.7     0.65     0     0
NADH     1.1     1.0     0     0
15B D3 葡萄糖 无     1.1     0.45     0.9     0.45
HQ     0.75     0.55     0.65     0.45
NADH     1.25     0.9     0.9     0.5
果糖 无     1.05     0.45     0.85     0.5
HQ     0.75     0.55     0.65     0.55
NADH     1.2     0.95     0.7     0.55
16B D4 无 无     1.1     0.45     0     0
HQ     0.8     0.65     0     0
NADH     1.2     0.95     0     0
果糖 无     1.1     0.5     1.0     0.5
HQ     0.75     0.6     0.65     0.55
NADH     1.25     1.0     1.05     0.6
17B D5 葡萄糖 无     1.1     0.4     0.85     0.5
HQ     0.7     0.65     0.65     0.55
NADH     1.15     1.05     0.95     0.55
果糖 无     1.1     0.5     0.75     0.55
HQ     0.65     0.6     0.7     0.6
NADH     1.15     1.1     0.95     0.65
18B D6 葡萄糖 无     0.8     0.45     0.9     0.5
HQ     0.65     0.6     0.65     0.5
NADH     1.2     1.1     1.05     0.6
果糖 无     0.8     0.45     0.85     0.45
HQ     0.65     0.6     0.8     0.5
NADH     1.15     1.05     0.95     0.55
从表7的结果可知，在所有使用了试验电极的电池中，通过光照射能够维持高放电电压，可以用这些电池有效地发电。
将试验后的含碳水化合物的电解质用液相色谱法进行分析，检出了葡萄糖或者果糖的氧化产物葡糖酸、草酸和甲酸。
接下来，用单糖类的半乳糖、甘露糖和山梨糖、二糖类的麦芽糖、蔗糖、乳糖和棉子糖、多糖类的淀粉代替葡萄糖、果糖，与上述同样进行试验电极13B-18B的评价。结果，与葡萄糖、果糖的情况一样，确认了碳水化合物的氧化。
接下来，将5重量份以重量比0.5∶5∶1含有平均粒径5nm的Pt微粒、平均粒径15nm的SnO2微粒、平均粒径240nm的ZnO微粒的混合物分散在95重量份含15％重量聚乙烯醇的乙醇溶液中。
将所得分散液用刮浆法涂布在具有ITO薄膜的玻璃基板的ITO薄膜上，在80℃干燥，在380℃、空气中烘焙1小时。结果在ITO薄膜上形成了厚约16μm、附载了Pt的SnO2与ZnO组成的微粒膜(以下称为Pt-SnO2-ZnO膜)。
用与上述相同的方法，分别使色素D1-D6沉积在Pt-SnO2-ZnO膜上，制作电极，构成电池，对其进行评价。结果，电池与Pt-SnO2膜的情况大致相同地工作。
实施例8
将1重量份平均粒径10nm的Cu微粒和11重量份平均粒径20nm的TiO2微粒分散在88重量份含有15％重量聚乙烯醇的乙醇溶液中。
将所得分散液用旋转涂布法涂布在具有ITO薄膜的玻璃基板的ITO薄膜上，在80℃干燥，在300℃、空气中烘焙1小时。结果在ITO薄膜上形成了厚约20μm、附载了Cu的TiO2微粒膜(以下称为Cu-TiO2膜)。
分别使色素D1-D6沉积在Cu-TiO2膜上，制作试验电极19B-24B。然后分别使用试验电极19B-24B，构成与实施例5一样的电池，对其进行评价。但是，电池的放电以100μA进行20分钟。结果如表8所示。
                                                表8
  试验电极   色素 碳水化合物 氧化还原对           OCV(V)   放电后的电池电压(V)
          光照射          光照射
    有     无     有     无
19B D1 葡萄糖 无     1.2     0.35     0.95     0.4
HQ     0.8     0.7     0.75     0.5
NADH     1.25     1.1     1.1     0.55
果糖 无     1.2     0.35     0.9     0.35
HQ     0.8     0.7     0.7     0.45
NADH     1.25     1.05     0.95     0.55
20B D2 葡萄糖 无     1.15     0.3     0.9     0.35
HQ     0.75     0.65     0.75     0.45
NADH     1.2     1.05     0.95     0.5
无 无     1.0     0.1     0     0
HQ     0.7     0.65     0     0
NADH     1.2     1.1     0     0
21B D3 葡萄糖 无     1.0     0.3     0.85     0.4
HQ     0.75     0.7     0.65     0.45
NADH     1.25     1.1     0.95     0.55
果糖 无     1.1     0.35     0.95     0.45
HQ     0.75     0.7     0.7     0.45
NADH     1.2     1.15     0.95     0.5
22B D4 无 无     1.05     0.25     0     0
HQ     0.7     0.6     0     0
NADH     1.2     1.0     0     0
果糖 无     1.2     0.35     0.95     0.4
HQ     0.85     0.75     0.75     0.45
NADH     1.25     1.15     1.05     0.55
23B D5 葡萄糖 无     1.15     0.35     0.7     0.35
HQ     0.8     0.7     0.65     0.45
NADH     1.2     0.95     0.9     0.55
果糖 无     1.1     0.35     0.85     0.35
HQ     0.75     0.7     0.65     0.45
NADH     1.2     1.0     0.9     0.5
24B D6 葡萄糖 无     0.8     0.3     0.65     0.4
HQ     0.7     0.65     0.65     0.35
NADH     1.2     1.05     1.0     0.5
果糖 无     0.8     0.3     0.7     0.35
HQ     0.65     0.7     0.65     0.4
NADH     1.15     1.1     1.05     0.45
从表8的结果可知，在所有使用了试验电极的电池中，通过光照射能够维持高放电电压，可以用这些电池有效地发电。
将试验后的含碳水化合物的电解液用液相色谱法进行分析，检出了葡萄糖或者果糖的氧化产物葡糖酸、草酸和甲酸。
接下来，用单糖类的半乳糖、甘露糖和山梨糖、二糖类的麦芽糖、蔗糖、乳糖和棉子糖、多糖类的淀粉代替葡萄糖、果糖，与上述同样进行试验电极19B-24B的评价。结果，与葡萄糖、果糖的情况一样，确认了碳水化合物的氧化。
接下来，将5重量份以重量比0.5∶5∶1含有平均粒径10nm的Cu微粒、平均粒径20nm的TiO2微粒、平均粒径240nm的ZnO微粒的混合物分散在95重量份含15％重量聚乙烯醇的乙醇溶液中。
将所得分散液用刮浆法涂布在具有ITO薄膜的玻璃基板的ITO薄膜上，在80℃干燥，在300℃、空气中烘焙1小时。结果在ITO薄膜上形成了厚约20μm、附载了Cu的TiO2与ZnO组成的微粒膜(以下称为Cu-TiO2-ZnO膜)。
用与上述相同的方法，分别使色素D1-D6沉积在Cu-TiO2-ZnO膜上，制作电极，构成电池，对其进行评价。结果，电池与Cu-TiO2膜的情况大致相同地工作。
实施例9
作为含碳水化合物的电解质，配制下述甲氧基乙腈溶液，该溶液中含有0.5M碘化锂、0.5M碘化咪唑鎓、5mM 4-叔丁基吡啶以及50mM作为碳水化合物的葡萄糖或果糖。
正极采用与实施例4所用正极相同的在铝基板上形成的MnO2微粒膜，代替具有氧渗透膜的空气电极。
负极分别采用实施例5-8中制作的试验电极1B、6B、7B、12B、13B、18B、19B和24B。
使用上述电解质、正极和预定的负极，组装与实施例5相同的电池，评价其特性。但是，关于电池的放电，试验电极1B、6B、13B、18B、19B和24B的电池是以100μA进行20分钟，试验电极7B和12B的电池是以10μA进行200分钟。结果如表9所示。
                                            表9
  试验电极   色素 碳水化合物   氧化还原对        OCV(V)   放电后的电池电压(V)
       光照射         光照射
    有     无     有     无
1B D1 葡萄糖   无     1.4     0.6     1.1     0.2
果糖   无     1.4     0.55     1.0     0.15
6B D6 葡萄糖   无     1.0     0.4     0.8     0.15
果糖   无     0.9     0.4     0.75     0.15
7B D1 葡萄糖   无     1.55     0.65     1.3     0.15
果糖   无     1.6     0.7     1.3     0.1
12B D6 葡萄糖   无     1.1     0.4     0.9     0.2
果糖   无     1.05     0.4     0.75     0.15
13B D1 葡萄糖   无     1.5     0.5     1.1     0.35
果糖   无     1.45     0.5     0.9     0.3
18B D6 葡萄糖   无     0.9     0.3     0.75     0.3
果糖   无     0.95     0.35     0.7     0.3
19B D1 葡萄糖   无     1.4     0.5     1.2     0.25
果糖   无     1.4     0.5     1.15     0.2
24B D6 葡萄糖   无     1.1     0.45     1.1     0.25
果糖   无     1.0     0.45     1.05     0.25
从表9的结果可知，在所有使用了试验电极的电池中，通过光照射能够维持高放电电压，可以用这些电池有效地发电。
将试验后的含碳水化合物的电解液用液相色谱法进行分析，检出了葡萄糖或者果糖的氧化产物葡糖酸、草酸和甲酸。
接下来，用单糖类的半乳糖、甘露糖和山梨糖、二糖类的麦芽糖、蔗糖、乳糖和棉子糖、多糖类的淀粉代替葡萄糖、果糖，与上述同样进行试验电极19B-24B的评价。结果，与葡萄糖、果糖的情况一样，确认了碳水化合物的氧化。
接下来，向88重量份上述电解质中混合入12重量份聚丙烯腈，将所得混合物作为电解质注入电池内。接着，将电池冷却至-20℃，使混合物凝胶化。之后，将电池的温度恢复至室温，评价其特性。结果得到与表8所示结果大致相同的特性。
工业上的可利用性
根据本发明，利用能够通过光吸收被激发而对碳水化合物进行电化学氧化的分子，从而可以将碳水化合物所具有的化学能直接作为电能进行有效利用。

Claims (8)

1.发电方法，该方法使用正极、负极以及存在于所述正极和所述负极之间的电解质，将选自以下色素分子D1-D6的分子赋予所述负极和所述电解质的至少一方，将从所述分子接受电子的氧化物半导体赋予所述负极，一边对所述分子进行光照射一边向其提供碳水化合物，通过在所述负极上由所述分子将碳水化合物氧化，然后通过由所述分子向所述氧化物半导体提供电子，使所述正极和所述负极之间产生电动势，所述氧化物半导体是选自氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化铟锡的至少一种，
Ru络合物色素D1                                                      Ru络合物色素D2
Figure C018031610002C1
Pt络合物色素D3
聚甲炔色素D4
Figure C018031610003C2
酞菁系色素D5
酞菁系色素D6
Figure C018031610004C1
2.权利要求1的发电方法，其中将选自Cu、Ag、Pt、Fe、Ni、Zn、In、Sn、Pb、Sb、Ti、Mg的金属元素赋予所述负极和所述电解质的至少一方，通过所述分子将形成了所述络合物的碳水化合物氧化。
3.权利要求1的发电方法，其中所述分子通过吸收波长300-1000nm的光而被激发。
4.权利要求1的发电方法，其中在所述正极上还原氧。
5.权利要求2的发电方法，其中所述金属元素为至少一种选自Cu、Ag和Pt的金属元素。
6.电池，该电池由正极、负极以及存在于所述正极和所述负极之间的电解质构成，所述电解质含有碳水化合物，所述负极和所述电解质的至少一方具有选自以下色素分子D1-D6的分子，所述负极具有从所述分子接受电子的、选自氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化铟锡的至少一种的氧化物半导体，
Ru络合物色素D1                                              Ru络合物色素D2
Pt络合物色素D3
Figure C018031610006C1
聚甲炔色素D4
酞菁系色素D5
酞菁系色素D6
7.权利要求6的电池，其中所述负极和所述电解质的至少一方具有选自Cu、Ag、Pt、Fe、Ni、Zn、In、Sn、Pb、Sb、Ti、Mg的金属元素。
8.权利要求6的电池，其中所述正极为还原氧的氧电极。
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