DE69818449T2

DE69818449T2 - Vorrichtung zur optischen elektrolyse

Info

Publication number: DE69818449T2
Application number: DE69818449T
Authority: DE
Inventors: Josuke Nakata
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2018-01-24
Also published as: EP0982780A4; US6198037B1; JP3260389B2; CA2287209C; CA2287209A1; EP0982780B1; KR20010005549A; AU744260B2; CN1139996C; WO1999038215A1; EP0982780A1; CN1251209A; TW396642B; KR100443760B1; AU5577098A; DE69818449D1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Solarbatteriemodul für eine photoelektrolytische Vorrichtung und eine photoelektrolytische Vorrichtung, die ein Solarbatteriemodul verwendet; insbesondere betrifft sie eine Technologie, bei der die Elektrolyse eines Elektrolyts durch Solarenergie durchgeführt wird, indem ein Solarbatteriemodul verwendet wird, in welchem mehrere sphärische Batterieelemente in Reihe geschaltet sind, und welches die gewünschte Elektrolysespannung erzeugt.
Hintergrundtechnologie
Bisher sind Versuche unternommen worden, bei denen Wasser durch photoelektromotorische Kraft elektrolysiert wurde, die von einem Titanoxid (TiO₂) erzeugt wird, da jedoch die Wellenlänge des Lichts, die eine Energieumwandlung mit Titanoxid erlaubt, bei ungefähr 420 nm oder weniger liegt, ist der Energieumwandlungswirkungsgrad in Bezug auf Sonnenlicht sehr gering, und diese Technologie wird in der Praxis nicht eingesetzt. Bisher ist eine Technologie zur Elektrolysierung eines Elektrolyts mit photoelektromotorischer Kraft von Sonnenlicht mittels einer Solarbatterie, die in dem Elektrolyt untergetaucht ist, in der US 4, 021, 323 und in der nicht geprüften Patentanmeldungsveröffentlichung JP-A-08125210, die zu dem Anmelder gehört, offenbart.
Das US-Patent offenbar eine Solarbatterieanordnung, bei der ein pn-Übergang auf sphärischen Siliziumkristallen gebildet ist, und ein gemeinsamer Metallelektrodenfilm auf diesen mehreren sphärischen Kristallen gebildet ist (eine mikrophotoelektrische Zelle), und eine photochemische Energieumwandlungsvorrichtung wird beschrieben, bei der eine derartige Anordnung von Solarbatterien in ein Elektrolyt untergetaucht ist, und eine Lösung von Jodwasserstoffsäure oder Bromwasserstoffsäure, die durch photoelektromotorische Kraft von Sonnenlicht elektrolysiert wird.
Die nicht geprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung JP-A-08126210 offenbart eine Anordnung von lichtempfangenden Elementen, in welchen mehrere sphärische Kristalle nahe der Oberfläche eines Halbleiterkristallssubstrats in Matrixform gebildet sind, und integral mit dem Halbleiterkristallsubstrat, ein photoelektromotorisches Krafterzeugungsteil, welches pn-Übergänge aufweist, ist auf dem Oberflächenteil der sphärischen Kristalle gebildet, und individuelle Frontseitenelektroden und eine gemeinsame Rückseitenelektrode sind auf diesen mehreren sphärischen Kristallen gebildet; es ist ebenfalls eine photoelektrolytische Vorrichtung offenbart, die die Anordnung von lichtempfangenden Elementen aufweist.
Mit der in diesen beiden Dokumenten beschriebenen Technologien ist jedoch die Richtung, in welcher Sonnenlicht empfangen werden kann, auf eine Oberfläche begrenzt, wodurch es schwierig wird, die Lichtverwendungsrate zu erhöhen, indem das Licht in einem Lichtraum verwendet wird.
Bei der Bildung eines Solarbatterieanordung und bei der individuellen Bildung der Elektrodenfilme auf der Anordnung der lichtempfangenen Elemente wird die Größe der photoelektromotorischen Kraft durch die Anzahl der seriellen Übergänge der sphärischen Kristalle bestimmt, auf denen ein pn-Übergang gebildet ist, so dass die Solarbatterieanordnung und die Anordnung der lichtempfangenden Elemente für jede photoelektrolytische Vorrichtung ausgelegt und gefertigt werden muss. Dies macht es schwierig, die Kosten für die Herstellung von Solarbatterieanordnungen und von Anordnungen von lichtempfangenden Elementen, die für photoelektrolytische Vorrichtungen geeignet sind, zu reduzieren, und es wird schwierig, die Solarbatterieanordnungen und die Anordnungen von lichtempfangenden Elementen für eine breite Anwendung herzustellen, die für photoelektrolytische Vorrichtungen verschiedener Typen und Größen geeignet ist.
Der Erfinder dieser Erfindung hat photoelektrolytische Vorrichtungen erforscht, die sphärische Halbleitervorrichtungen (mit einem Durchmesser von ungefähr 0,5–2,0 mm) verwenden, die als mikrophotoelektrische Zellen (oder Mikrophotokatalysatoren) dienen. In einer photoelektrolytischen Vorrichtung dieser Art ist es notwendig, viele kleine sphärische Halbleitervorrichtungen in einem Elektrolyt zu tragen, die angeordnet sind, dass sie Licht empfangen können, und um Reaktionsprodukte sicher zu separieren, jedoch ist bis jetzt keine Struktur für eine derartige Anordnung und für eine Unterstützung einer großen Anzahl von sphärischen Halbleitervorrichtungen vorgeschlagen worden.
Offenbarung der Erfindung
Eine photoelektrolytische Vorrichtung gemäß der gegenwärtigen Erfindung enthält: Einen Behälter, der im Inneren ein Elektrolyt aufweist und in den Sonnenlicht einfallen kann; mehrere Solarbatteriemodule, die jeweils mehrere sphärische Solarbatterieelemente aufweisen, wobei jedes Solarbatterieelement ein sphärisches Halbleiterkristall vom p-Typ oder n-Typ aufweist, ein photoelektromotorisches Krafterzeugungsteil, das einen pn-Übergang aufweist, der auf dem Oberflächenteil jedes sphärischen Halbleiterteils gebildet ist, und ein Paar von Elektroden aufweist, die an beiden Enden jedes Kristalls gebildet sind, welches symmetrisch um das Zentrum des sphärischen Halbleiterkristalls angeordnet ist, zum Abgreifen der photoelektromotorischen Kraft, die von diesem photoelektromotorischen Krafterzeugungsteil erzeugt wird; und ein transparentes zylindrisches Halteelement, das die sphärischen Solarbatterieelemente aufnimmt und hält, bei einer Bedingung, bei der sie elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei das transparente zylindrische Halteelement ein Paar von Elektrolyseelektroden aufweist, die gegen Flüssigkeit abgedichtet an beiden Enden dieses Halteelements freigelegt sind, wobei die mehreren Solarbatteriemodule in einem Zustand angeordnet sind, bei dem sie in ein Elektrolyt innerhalb des Behälters eingetaucht sind, um Sonnenlicht zu empfangen und eine photoelektromotorische Kraft zu erzeugen, und die Vorrichtung ein Teilungselement aufweist, welches den Raum zwischen der Elektrolyseanode und der Elektrolysekathode dieser Solarbatteriemodule teilt, um zu ermöglichen, dass die Reaktionsprodukte, die an beiden Elektroden erzeugt werden, separiert werden können, wobei die mehreren Solarbatteriemodule auf dem Teilungselement befestigt sind und sich durch dieses erstrecken.
In diesem Fall ist es wünschenswert, die Anzahl der mehreren sphärischen Elemente gemäß der Spannung der photoelektromotorischen Kraft, die durch das photoelektromotorische Krafterzeugungsteil zu erzeugen ist, und der Elektrolysespannung, die für das Elektrolyt notwendig ist, einzustellen. Auf jeder Oberfläche des Paars der Elektrolyseelektroden ist es wünschenswert, einen Metallfilm zu bilden, der eine katalytische Funktion aufweist, der elektrolytische Reaktionen fördert. Und es ist wünschenswert, auf dem Teil der Elektrolyseelektroden, der in Kontakt mit dem Elektrolyt kommt, eine Spitze zu bilden, um die Überspannung zu reduzieren und die Trennung der Reaktionsprodukte zu fördern.
In den Solarbatteriemodulen sind mehrere sphärische Solarbatterieelement in einem transparenten Halteelement in einem Zustand untergebracht, bei dem sie elektrisch in Reihe geschaltet sind, so dass eine photoelektromotorische Kraft durch Licht erzeugt wird, welches von verschiedenen Richtungen aus einfällt. Die Größe der photoelektromotorischen Kraft kann frei eingestellt werden, indem die Anzahl der in Reihe geschalteten sphärischen Solarbatterieelemente variiert wird, was eine Verallgemeinerung darstellt, die für verschiedene photoelektrolytische Vorrichtungen angewendet werden kann. Durch Bilden eines Metallfilms, der eine katalytische Funktion aufweist, auf der Oberfläche der elektrolytischen Elektroden kann durch den katalytischen Effekt die Elektrolyse beschleunigt werden. Durch Bilden einer Spitze auf den Elektrolyseelektroden kann eine Überspannung reduziert werden, und die Separation der Reaktionsprodukte kann gefördert werden.
Es ist ebenfalls wünschenswert, dass der Aufbau derart ist, dass Sonnenlicht in den Behälter zumindest von oben einfallen kann. Das Trennelement kann aus einem festen Polymerelektrolyt gebildet sein, und wenn dies der Fall ist, kann das Polymerelektrolyt ein Wasserstoffionenleiter sein.
Wenn Sonnenlicht auf diese photoelektrolytische Vorrichtung scheint, wird eine photoelektromotorische Kraft in den mehreren Solarbatteriemodulen erzeugt, Oxidationsreaktionen treten an der Elektrolyseanode jedes Solarbatteriemoduls auf, und Reduktionsreaktionen treten an der Elektrolysekathode auf. Da ein Trennelement gebildet ist, welches eine Trennung zwischen der Anode und Kathode bildet, damit es möglich wird, Reaktionsprodukte zu trennen, die an beiden Elektroden erzeugt werden, können die Oxidationsreaktionsprodukte und die Reduktionsreaktionsprodukte nach außerhalb entfernt werden, während sie durch das Trennelement getrennt bleiben. Die mehreren Solarbatteriemodule sind auf diesem Trennelement durchdringend montiert, wodurch der Aufbau für die Montage und die Abstützung der mehreren Solarbatteriemodule vereinfacht wird.
Wenn das Trennelement aus einem Polymerelektrolyt besteht, durchdringen Ionen das Trennelement, so dass die Ionen abwandern können, während die Funktion des Haltens der Reaktionsprodukte aufrechterhalten bleibt, die voneinander isoliert sind. Wenn es notwendig ist zu erlauben, dass beispielsweise die Wasserstoffionen, die durch die Elektrolyse erzeugt werden, abwandern dürfen, kann das Trennelement aus einem wasserstoffionleitfähigem Polymerelektrolyt gebildet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht der photoelektrolytischen Vorrichtung gemäß einem Beispiel 1;
2 zeigt eine Querschnittsansicht gemäß 1 entlang der Schnittlinie II-II;
3 zeigt eine Querschnittsansicht eines sphärischen Solarbatterieelements;
4 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Solarbatteriemoduls einer photoelektrolytischen Vorrichtung;
5 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht der photoelektrolytischen Vorrichtung gemäß einem Beispiel 2;
6 zeigt eine Querschnittsansicht gemäß 5 entlang der Schnittlinie VI-VI;
7 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Solarbatteriemoduls der photoelektrolytischen Vorrichtung gemäß 5; und
8 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der photoelektrolytischen Vorrichtung gemäß einem Beispiel 3.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
Das Folgende ist eine Beschreibung von Beispielen dieser Erfindung, wobei Bezug genommen wird auf die Zeichnungen.
Beispiel 1 (siehe 1 bis 3)
Die photoelektrolytische Vorrichtung 1 gemäß diesem Beispiel ist eine Vorrichtung, die durch die photoelektromotorische Kraft, die von Solarenergie erzeugt wird, eine elektrolytische Lösung aus Kohlendioxidgas elektrolysiert, wodurch Methangas (CH₄) und Sauerstoff (O₂) erzeugt werden.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, hat diese photoelektrolytische Vorrichtung 1 einen Behälter 2 mit kreisförmigen Querschnitt, der das Elektrolyt aufnimmt, ein zylindrisches Trennelement 3, das im Zentrum dieses Behälters 2 gebildet ist, mehrere Solarbatteriemodule 10, die auf diesem Trennelement 3 montiert sind und es radial durchdringen, einen ersten Versorgungsanschluss zur Lieferung von Wasser und einen zweiten Versorgungsanschluss 5 zur Lieferung von Kohlendioxidgas, die auf dem Basiswandteil 2a des Behälters 2 gebildet sind, und einen ersten Auslassanschluss 6 zum Ableiten des Methangases und einem zweiten Auslassanschluss 7 zum Ableiten des Sauerstoffs, die jeweils röhrenförmig mit einem Abdeckteil 2c des Behälters 2 integral ausgebildet sind.
Der Behälter 2 hat einen Basiswandteil 2a, der aus rostfreiem Stahl oder einem anderen Metall gebildet ist, einen zylindrischen Wandteil 2b, der aus einem transparenten Glas gebildet ist, in den oberen Teil dieses Basiswandteils 2a passt und durch einen anorganischen Kleber befestigt ist, und einen Abdeckteil 2c, der aus Glas gebildet ist, in den oberen Teil dieses zylindrischen Wandteils 2b passt und es in einer Weise abdeckt, dass er geöffnet und geschlossen werden kann; der erste und zweite Versorgungsanschluss 4 und 5 sind auf dem Basiswandteil 2a gebildet, und der erste und der zweite Auslassteil 6 und 7 sind auf dem Abdeckteil 2c gebildet.
Das zylindrische Trennelement 3 besteht aus einem wasserstoffionenleitfähigen Polymerelektrolyt, (beispielsweise Fluorsulfonat), und der untere Teil des Trennelements 3 passt flüssigkeitsdicht um einen Ansatz 2d des Basiswandteils 2a. Zur Montage der Solarbatteriemodule 10, besteht das Trennelement 3 aus zwei Aufteilungsteilen 3a und 3b, die auf einer Verbindungsfläche 3c auf einer vertikalen Ebene durch das Zentrum haften. Das Trennelement 3 kann auch aus einem integralen Stück gebildet sein, wenn die Länge eines Solarbatteriemoduls 10 kleiner gebildet ist, als der Innendurchmesser des Trennelements 3.
Das Innere des Trennelements 3 ist eine Reduktionsreaktionskammer 8, und der Raum zwischen dem zylindrischen Wandteil 2b und dem Trennelement 3 ist eine Oxidationsreaktionskammer 9; die Elektrolysekathode 14 des Solarbatteriemoduls 10 ist mit dem Elektrolyt in der Reduktionsreaktionskammer 8 in Kontakt, und die Elektrolyseanode 13 des Solarbatteriemoduls 10 ist mit dem Elektrolyt in der Oxidationsreaktionskammer 9 in Kontakt.
Der erste Versorgungsanschluss 4 ist mit der Oxidationsreaktionskammer 9 verbunden, über eine Durchgangsbohrung 2e in dem Basiswandteil 2a, und der zweite Versorgungsanschluss 5 ist mit der Reduktionsreaktionskammer 8 verbunden über eine Durchgangsbohrung 2f im Ansatz 2d. Der erste Auslassanschluss 6 ist mit dem oberen Ende der Reduktionsreaktionskammer 8 verbunden, und der zweite Auslassanschluss 7 ist mit dem oberen Ende der Oxidationsreaktionskammer 9 verbunden.
Wie in 1 und 2 gezeigt, sind gemäß diesem Beispiel insgesamt 18 Solarbatteriemodule 10 gebildet, und von oben betrachtet, sind diese Solarbatteriemodule 10 umfangsmäßig beabstandet, beispielsweise mit 60 deg, und die Elektrolysekathoden 14 der Solarbatteriemodule 10 sind an 18 unterschiedlichen Positionen in vertikaler Richtung angeordnet, um die Kathoden so weit wie möglich voneinander beabstandet zu halten.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, hat das Solarbatteriemodul 10 vier sphärische Solarbatterieelemente 11, deren Durchmesser beispielsweise 0,5–2,0 mm betragen, ein Halteelement 12, welches aus einer transparenten Quarzglasröhre gebildet ist, die diese Solarbatterieelemente 11 in einem Zustand aufnimmt und hält, bei welchem sie elektrisch in Reihe geschaltet sind, und eine Elektrolyseanode 13 (die Oxidationselektrode) und eine Elektrolysekathode 14 (die Reduktionselektrode), die flüssigkeitsdicht auf beiden Enden dieses Halteelements 12 gebildet und nach außerhalb des Halteelements 12 freigelegt sind.
Wie in 3 gezeigt, hat ein sphärisches Solarbatterieelement 11 (mikrophotoelektrische Zelle) ein sphärisches Siliziumeinkristall 15 vom p-Typ, eine n+ Diffusionsschicht 16, die durch wärmediffundiertes Phosphor (P) auf viel seiner sphärischen Oberfläche gebildet ist, einen pn+ Übergang 17 einer ungefähr sphärischen Oberflächenform, eine negative Elektrode 18 und eine positive Elektrode 19, die auf beiden Enden symmetrisch um das Zentrum des Siliziumeingriffsteils 15 vom p-Typ gebildet sind, und eine antireflektierende Beschichtung 20, und auf diesem sphärischen Solarbatterieelement 11 ist ein photoelektromotorisches Krafterzeugungsteil gebildet, welches einen pn+ Übergang 17 aufweist (photoelektromotorische Kraft: 0,5–0,6V). Die Phosphorkonzentration der n+ Diffusionsschicht 16 liegt ungefähr bei 2 × 10²⁰ cc^–1, und der pn+ Übergang 17 ist in einer Position bei einer Tiefe von ungefähr 0,5–1,0 μm von der sphärischen Oberfläche ausgebildet. Die positive Elektrode 19 ist elektrisch mit der Oberfläche des Siliziumeingriffsteils 15 vom p-Typ verbunden, und die negative Elektrode 18 ist elektrisch mit der Oberfläche der n+ Diffusionsschicht 16 verbunden. Die positive Elektrode 19 hat einen ohmschen Kontakt, der eine Dicke von beispielsweise 1,0 μm aufweist, der aus einem Vapor Deposition Film aus Titan (Ti) und einem Vapor Deposition Film aus Nickel (Ni) auf ihrer Außenfläche besteht, und die negative Elektrode 18 ist ein ohmscher Kontakt mit ähnlichem Aufbau.
Der Reflexionsverhinderungsfilm 20 ist auf der gesamten Oberfläche gebildet, die eine andere ist als die Oberfläche der negativen Elektrode 18 und der positiven Elektrode 19, und dieser Reflexionsverhinderungsfilm 20 besteht aus einer SiO₂ Beschichtung (beispielsweise mit einer Dicke: 0,3–0,7 μm) und auf seiner Oberfläche eine TiO₂ Beschichtung (beispielsweise mit einer Dicke: 0,3–1,0 μm).
Wenn die sphärischen Solarbatterieelemente 11 herzustellen sind, kann ein sphärisches Solarbatterieelement 11 beispielsweise hergestellt werden, indem eine elektromagnetische Floating-Erwärmungsvorrichtung im oberen Bereich eines vertikalen Tropfröhrchens verwendet wird, um Siliziumkörner vom p-Typ zu schmelzen, wenn sie fließen, wobei der Schmelze erlaubt wird zu erstarren, wenn sie durch das Vakuum der Tröpfchenröhre fällt, wodurch sphärische Siliziumeinkristalle vom p-Typ gebildet werden, und indem diese sphärischen Siliziumeinkristalle vom p-Typ für unterschiedliche allgemein bekannte Verarbeitungen verwendet werden, die in integrierten Halbleiterschaltungsherstellungstechnologien und in verschiedenen ähnlichen Verarbeitungen verwendet werden.
Wie in 4 gezeigt, sind vier sphärische Solarbatterieelemente 11 in dem Halteelement 12 untergebracht, als eine seriell geschaltete Solarbatterieanordnung 12 (photoelektromotorische Kraft: 2,0–2,4 V), die Elektrolyseanode 13 ist elektrisch mit der positiven Elektrode 19 der Solarbatterieanordnung 21 verbunden, und die Elektrolysekathode 14 ist elektrisch mit negativ Elektrode 18 der Solarbatterieanordnung 21 verbunden. Die Anode 13 besteht aus einem Anodenhauptkörper 13a, der aus Nickel (Ni), Eisen (Fe) oder einer Legierung davon besteht, und einer Platin (Pt)-Beschichtung 13b, die auf seiner äußeren Oberfläche aufgebracht ist und eine katalytische Funktion aufweist, und die Kathode 14 besteht aus einem Kathodenhauptkörper 14a, der aus Nickel (Ni), Eisen (Fe) oder einer Legierung davon besteht, und einer Kupfer (Cu)- oder Kupferlegierungsbeschichtung 14b, die auf seiner äußeren Oberfläche aufgebracht ist und eine katalytische Funktion aufweist. Der Anodenhauptkörper 13a der Anode 13 ist in das Halteelement 12 eingeführt, mit Glas gesichert und hat eine flüssigkeitsdichte Struktur, und auf dem Ende der Anode 13 ist eine Spitze 13c gebildet, um die Überspannung zu reduzieren und eine Trennung der Reaktionsprodukte zu fördern.
Der Kathodenhauptkörper 14a der Kathode 14 ist in das Halteelement 12 eingeführt, mit Glas gesichert und hat eine flüssigkeitsdichte Struktur, und auf dem Ende der Kathode 14 ist ein zur Seite weisender T-förmiger Stoppteil 14d gebildet, während in dem Mittelteil des Stoppteils 14d eine Spitze 14c gebildet ist, zur Reduzierung der Überspannung und zur Förderung der Separation der Reaktionsprodukte. Die Breite des Stoppteils 14d ist ungefähr gleich dem Außendurchmesser des Halteelements 12, und die Höhe des Stoppteils 14d ist größer als der Außendurchmesser des Halteelements 12.
Vor dem Zusammenkleben des Paars der zwei Aufteilungsteile 3a und 3b des Trennelements 3 wird ein ringförmiger Beabstander 22 aus einem isolierenden Material in die Durchgangslöcher jedes der zwei Aufteilungsteile 3a und 3b eingeführt, das Solarbatteriemodul 10 wird montiert, indem es durch den Beabstander 22 und das Durchgangsloch von innen eingesetzt wird, dann die zwei Aufteilungsteile 3a und 3b zusammengeführt und auf der Oberfläche 3c verklebt werden.
Als nächstes wird der Betrieb der oben genannten photoelektrolytischen Vorrichtung 1 beschrieben.
Wenn Sonnenlicht auf diese photoelektrolytische Vorrichtung 1 von oben scheint, wie beispielsweise durch Pfeile A gezeigt ist, oder durch Pfeile B, oder von verschiedenen anderen Richtungen aus, wird eine photoelektromotorische Kraft von ungefähr 0,5–0,6V durch das photoelektromotorische Krafterzeugungsteil jedes sphärischen Solarbatterieelements 11 des Solarbatteriemoduls 10 erzeugt. In dem sphärischen Solarbatterieelement 11 sind pn+ Übergänge 17 über einen großen Teil der Oberfläche des sphärischen Siliziumeinkristall 15 vom p-Typ gebildet, so dass es das einfallende Licht der Wellenlänge 400–1000 nm absorbiert, welches auf das photoelektromotorische Krafterzeugungsteil trifft, wodurch das Licht effektiv in Elektrizität umgewandelt wird; nicht nur das direkt einfallende Sonnenlicht, sondern auch Licht, welches von der Basis oder von anderen Oberflächen des Behälters 2 reflektiert wird, und Licht, welches wiederholt reflektiert und innerhalb des Behälters 2 gestreut wird, wird effektiv absorbiert und in Elektrizität gewandelt. In der Solarbatterieanordnung 21 sind vier sphärische Solarbatterieelemente 11 in Reihe geschaltet, so dass eine das photoelektromotorische Kraft von ungefähr 2,0–2,4 V durch die Solarbatterieanordnung 21 erzeugt wird, und an der Kathode und der Anode 13 erscheint.
In der Oxidationsreaktionskammer 9 zerfällt das Wasser in Wasserstoffionen (H+) und Sauerstoffionen (O–) auf der Oberfläche der Anode 13, und die Sauerstoffionen werden oxidiert, wodurch Sauerstoffgas (O₂) erzeugt wird. Die Wasserstoffionen (H+) durchdringen das Trennelement 3, welches aus einem Polymerelektrolyten besteht, welches Wasserstoffionen leitet, und sie wandern in die Reduktionsreaktionskammer 8, wo Reduktionsreaktionen zwischen dem Kohlendioxidgas (CO₂) und den Wasserstoffionen (H+) auf der Oberfläche der Kathode 14 stattfinden, wodurch Methangas (CH₄) erzeugt wird. Das Sauerstoffgas, welches in der Oxidationsreaktionskammer 9 erzeugt wird, wird durch den zweiten Auslassanschluss 7 an einen Gasweg nach außen geleitet, der nicht in dem Diagramm gezeigt ist, und das Methangas, welches in der Reduktionsreaktionskammer 8 erzeugt wird, wird durch den ersten Auslassanschluss 6 an einen Gasweg nach außen geleitet, der nicht in dem Diagramm gezeigt ist.
In diesem Solarbatteriemodul 10 kann die Größe der photoelektromotorischen Kraft variieren durch Veränderung der Anzahl an Serienverbindungen der sphärischen Solarbatterieelemente 11, was vorteilhaft für die Verwendung in verschiedenen Arten von photoelektrolytischen Vorrichtungen ist. Das Halteelement 12 ist durchsichtig, und das sphärische Solarbatterieelement 11 absorbiert einfallendes Licht von fast allen Richtungen, was vorteilhaft ist für die photoelektrische Umwandlung von Licht, dessen Einfallrichtung sich ändert, beispielsweise Sonnenlicht. Die Bildung von Spitzen 13c und 14c auf der Anode 13 und der Kathode 14 kann eine Überspannung reduzieren und die Separation von Reaktionsprodukten fördern, sowie die Elektrolysereaktionen fördern. Die Bildung von Beschichtungen 13b und 14b, die eine katalytische Funktion aufweisen, auf der Oberfläche der Anode 13 und der Kathode 14 können die Oxidationsreaktionen und die Reduktionsreaktionen fördern.
In der photoelektrolytischen Vorrichtung 1 sind ein zylindrischer Wandteil 2b und ein Abdeckteil 2c des Behälters 2 aus transparentem Glas, wodurch Licht von verschiedenen Richtungen auf das Solarbatteriemodul 10 treffen kann. Die Oxidationsreaktionskammer 9 und die Reduktionsreaktionskammer 8 sind voneinander durch ein Trennelement 3 getrennt, welches aus einem wasserstoffionenleitfähigem Polymerelektrolyt besteht, und Solarbatteriemodule 10 sind auf diesem Trennelement 3 montiert, so dass der Aufbau der photoelektrolytischen Vorrichtung 1 einfach wird, aufgrund der Tatsache, dass das Trennelement 3 drei Funktionen aufweist: die Funktion des Separierens von Reaktionsprodukten (Sauerstoffgas und Methangas), die Funktion des Erlaubens von Wasserstoffionen abzuwandern, und die Funktion des Abstützens der mehreren Solarbatteriemodule 10. Diese photoelektrolytische Vorrichtung 1 hat ebenfalls einen Aufbau, in welchem die photoelektromotorische Kraft durch mehrere Solarbatteriemodule 10 erzeugt wird, was natürlich die Operation und die Wirkung der Solarbatteriemodule 10 verbessert.
Das Beispiel wurde beschrieben, indem eine beispielhafte photoelektrolytische Vorrichtung 1 verwendet wurde, die Methangas und Sauerstoffgas aus Wasser und Kohlendioxidgas erzeugt durch photoelektromotorische Kraft, die durch Solarenergie erzeugt wird, jedoch ist es ebenso möglich, Kohlendioxidgas elektrolytisch zu reduzieren und Ethylen (CH₂=CH₂), Methanol (CH₃OH), Ethanol (C₂H₅OH), Ameisensäure (HCOOH), Oxalsäure (COOH)₂, etc. zu erzeugen. In diesem Fall ist es wünschenswert, die Größe der photoelektromotorischen Kraft der Solarbatterieanordnung 21 entsprechend einzustellen, indem die Anzahl der seriellen Verbindungen der sphärischen Solarbatterieelemente 11 in dem Solarbatteriemodul 10 entsprechend eingestellt wird, und die Kathode 14 oder ihre Beschichtung 14b, die eine katalytische Funktion aufweist, aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung zu bilden.
Beispiel 2 (siehe 5 bis 7)
Die photoelektrolytische Vorrichtung 30 in diesem Beispiel ist eine Vorrichtung, die Wasserstoffgas (H₂) und Sauerstoffgas (O₂) erzeugt, durch Elektrolysieren von Wasser als das Elektrolyt, angetrieben durch die photoelektromotorische Kraft, die durch Solarenergie erzeugt wird.
Wie in den 5 und 6 gezeigt, hat diese photoelektrolytische Vorrichtung 30 einen Behälter 31, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, ein Trennelement 34, welches sein Inneres in eine Reduktionsreaktionskammer 32 und eine Oxidationsreaktionskammer 33 unterteilt, und beispielsweise 15 Solarbatteriemodule 35, die auf diesem Trennelement 34 durchdringend montiert sind. Dieser Behälter 31 hat eine Basiswand 31a, einen zylindrischen Wandteil 31b, der integral mit dieser Basiswand 31a ausgebildet ist, und eine Abdeckplatte 31c, die das obere Ende dieses zylindrischen Wandteils 31b abdeckt, so dass es geöffnet und geschlossen werden kann. Fest in wechselseitigen Positionen auf der inneren Oberfläche des zylindrischen Wandteils 31b sind Führungselemente 36 gebildet, die aus Quarzglas oder rostfreiem Stahl gebildet sind, und in denen vertikale Rillen 36a gebildet sind. Auf dem unteren Teil des zylindrischen Wandteils 31b ist ein Wasserversorgungsanschluss 37 gebildet, und mit diesem Wasserversorgungsanschluss 37 ist eine Wasserversorgungsleitung 38 verbunden. Auf dem oberen Teil des zylindrischen Wandteils 34b ist ein erster Auslassanschluss 39 gebildet zur Abführung des Sauerstoffgases von dem oberen Ende der Oxidationsreaktionskammer 33 und ein zweiter Auslassanschluss 40 zur Abführung des Wasserstoffgases von dem oberen Ende der Reduktionsreaktionskammer 32.
Ähnlich wie das Trennelement 3 in dem oben genannten Beispiel ist das Trennelement 34 in der Form einer dünnen Platte gebildet, durch eine Polymerelektrolyt, welches Wasserstoffionen leitet; es ist gleitbar in Rillen 36a in dem Paar der Führungselemente 36 montiert, und nahe dem unteren Ende des Trennelements 34 ist eine Durchgangsbohrung 34a gebildet, damit Wasser hindurchfließen kann.
Die 15 Solarbatteriemodule 35 sind in einer Matrix mit fünf Reihen und drei Spalten in einem Modus angeordnet, der das Trennelement 34 durchdringt, die Elektrolysekathoden 48 dieser Solarbatteriemodule 35 sind derart gebildet, dass sie mit dem Elektrolyt innerhalb der Reduktionsreaktionskammer 32 in Kontakt sind, und die Elektrolyseanoden 46 sind gebildet, dass sie mit dem Elektrolyt innerhalb der Oxidationsreaktionskammer 33 in Kontakt sind.
Wie in 7 gezeigt, weist das Solarbatteriemodul 35 eine Solarbatterieanordnung 43 auf, die aus einem Relaisleiter 41 in der Mitte besteht, und vier sphärischen Solarbatterieelementen 42, die in Serie über diesen Relaisleiter 41 verbunden sind; ein Halteelement 44, welches aus einer Quarzglasröhre besteht, die diese Solarbatterieanordnung 43 in Serienverbindungsbedingung unterbringt; eine Elektrolyseanode 46, die elektrisch mit der positiven Elektrode 45 der Solarbatterieanordnung 43 verbunden ist; und eine Elektrolysekathode 48, die elektrisch mit der negativen Elektrode 47 der Solarbatterieanordnung 43 verbunden ist.
Das sphärische Solarbatterieelement 42 hat den gleichen Aufbau und die gleichen Funktionen, wie das sphärische Solarbatterieelement 11 gemäß dem oben genannten Beispiel, so dass eine Beschreibung davon weggelassen wird. Die photoelektromotorische Kraft des sphärischen Solarbatterieelements 42 beträgt 0,5–0,6 V, so dass die photoelektromotorische Kraft der Solarbatterieanordnung 43 gleich 2,0–2,4 V ist. Die Anode 46 besteht aus einem Anodenhauptkörper 46a, der aus einer Eisen-Nickel-Legierung besteht, und einer Platinbeschichtung 46b, die auf der Oberfläche seiner Spitze gebildet ist und eine katalytische Funktion aufweist, und auf dem Ende der Anode 46 ist eine Spitze 46c gebildet zur Reduzierung der Überspannung und zur Förderung der Trennung der Reaktionsprodukte. Die Kathode 48, die die gleiche Form aufweist, wie die Anode 46, besteht aus einem Kathodenhauptkörper 48a, der aus einer Eisen-Nickel-Legierung gebildet ist, und aus Iridium (Ir) oder ein Iridiumlegierungsbeschichtung 48b, die auf der Oberfläche seiner Spitze gebildet ist und eine katalytische Funktion aufweist, und auf dem Ende der Kathode 48 ist eine Spitze 48c gebildet zur Reduzierung der Überspannung und zur Förderung der Trennung der Reaktionspunkte. Der Relaisleiter 41 ist ebenfalls aus einer Eisen-Nickel-Legierung gebildet.
Wie in den 5 und 6 gezeigt, verläuft jedes Solarbatteriemodul 35 durch ein Durchgangsloch hindurch, welches in dem Trennelement 34 gebildet ist und derart montiert ist, dass sein mittlerer Teil in Längsrichtung an der Position des Trennelements 34 positioniert ist, mit der Anode 46, die zu der Oxidationsreaktionskammer 33 freigelegt ist, und der Kathode 48, die zu der Reduktionsreaktionskammer 32 freigelegt ist.
Wir beschreiben den Betrieb dieser photoelektrolytischen Vorrichtung 30.
Wenn Sonnenlicht auf diese photoelektrolytische Vorrichtung 30 von oben scheint, wie beispielsweise durch die Pfeile C oder durch die Pfeile D gezeigt, oder von verschiedenen anderen Richtungen aus, wird eine photoelektromotorische Kraft von ungefähr 0,5–0,6 V durch das photoelektromotorische Krafterzeugungsteil jedes sphärischen Solarbatterieelements 42 des Solarbatteriemoduls 35 erzeugt, und erscheint an der Anode 46 und der Kathode 48. In der Oxidationsreaktionskammer 33 zerfällt das Wasser in Wasserstoffionen (H+) und Sauerstoffionen (O–) auf der Oberfläche der Anode 46, und die Sauerstoffionen werden oxidiert, wodurch Sauerstoffgas (O₂) erzeugt wird. Die Wasserstoffionen (H+) dringen durch das Trennelement 34, welches aus einem Polymerelektrolyt gebildet ist, welches Wasserstoffionen leitet, und wandern in die Reduktionsreaktionskammer 32, wo Reduktionsreaktionen von Wasserstoffionen (H+) stattfinden, um Wasserstoffgas (H₂) zu erzeugen. Das Sauerstoffgas, welches in der Oxidationsreaktionskammer 33 erzeugt wird, wird durch den ersten Auslassanschluss 39 an einen Gasweg nach außen geleitet, der nicht in dem Diagramm gezeigt ist, und das Wasserstoffgas, das in der Reduktionsreaktionskammer 32 erzeugt wird, wird durch den zweiten Auslassanschluss 40 an einen Gasweg nach außen geleitet, der nicht in dem Diagramm gezeigt ist.
Ein Solarbatteriemodul 35 dieser photoelektrolytischen Vorrichtung 30 hat neben dem gleichen Betrieb und der gleichen Wirkung, wie das oben genannte Solarbatteriemodul 10 gemäß Modell 1 einen Relaisleiter 41, der in die Mitte des Halteelements 44 in Längsrichtung eingebaut ist, was vorteilhaft ist zur Verbesserung der Festigkeit und der Steife des Halteelements 44, und es ist ebenfalls vorteilhaft zur Montage des Solarbatteriemoduls 35 auf dem Trennelement 34. Die Anzahl der Serienverbindungen der sphärischen Solarbatterieelemente 42 kann geändert werden, indem die Länge des Relaisleiters 41 geändert wird. Der Relaisleiter 41 ist nicht zwingend und kann weggelassen werden. In dieser photoelektorlytischen Vorrichtung 30 ist das Trennelement 34 abnehmbar über Rillen 36a in dem Paar der Führungselemente 36 montiert, wodurch es möglich wird, die Solarbatteriemodule 35 zusammen mit dem Trennelement 34 zu entfernen, was vorteilhaft für die Wartung der Solarbatteriemodule 35 ist.
Beispiel 3 (siehe 8)
Wie in dem oben genannten Beispiel 2 ist die photoelektrolytische Vorrichtung 50 gemäß diesem Beispiel eine Vorrichtung, die Wasserstoffgas (H₂) und Sauerstoffgas (O₂) durch Elektrolysieren von Wasser als Elektrolyt erzeugt, angetrieben durch die photoelektromotorische Kraft, die durch Solarenergie erzeugt wird.
Wie in den 8 gezeigt, hat diese photoelektrolytische Vorrichtung 50 einen schachtelförmigen Container 51, der beispielsweise aus rostfreiem Stahl gebildet ist; eine Abdeckplatte 52, die aus einem transparenten Glas gebildet ist und das obere Ende des Behälters 51 derart abdeckt, dass er geöffnet und geschlossen werden kann; fünf Trennplatten 55 (Trennelemente), die das Innere des Behälters 51 in sechs Reaktionskammern 53a und 53b trennen; beispielsweise 21 Solarbatteriemodule 55, die in jeder Trennplatte 54 gebildet sind; einer Wasserversorgungsleitung 56; einer Sauerstoffgasauslassröhre 57 und einer Wasserstoffgasauslassröhre 58. Auf der Innenseite der Seitenwände vor und hinter dem Behälter 51 sind glas- oder rostfreie Führungselemente 56 zur Montage der Trennplatten 54 gebildet, und fünf Paare von Führungselemente 56, die ähnlich den Führungselementen 56 gemäß Beispiel 2 sind, sind einander gegenüberliegend an fünf Orten gesichert, wo die Trennplatten 54 montiert werden. Jede Trennplatte 54 ist entfernbar montiert, durch luftdichtes Einpassen in die Rillen in einem Paar der Führungselemente 56. Der Flansch 51a ist integral auf einer oberen Rand des Behälters 51 gebildet. Abdichtmaterial entsprechend dem Flansch 51a und Abdichtmaterial entsprechend den fünf Trennplatten 54 sind durch Verklebung mit der Unterseite der Abdeckplatte 52 gesichert, die Abdeckplatte 52 ist auf dem oberen Rand des Behälters 51 platziert, und die Abdeckplatte 52 ist entfernbar mit dem Flansch 51a durch Klemmen befestigt und durch mehrere Schrauben, die nicht in dem Diagramm gezeigt sind.
Eine Kerbe 54a, damit Wasser hindurchfließen kann, ist auf dem vorderen Rand des unteren Rands der Trennplatte 54 gebildet, und sechs Reaktionskammern 53a und 53b kommunizieren über die Kerben 54a.
Wie bei den Trennelementen 3 und 34 der oben genannten Beispiele ist jede Trennplatte 54 in einer dünnen Platte eines wasserstoffionenleitfähigen Polymerelektrolyts gebildet, und die sechs Reaktionskammern 53a und 53b sind derart angeordnet, dass die Reduktionsreaktionskammern 53a und die Oxidationsreaktionskammern 53b abwechselnd positioniert sind.
Die Wasserstoffgasauslassröhre 58 ist mit dem Vakuumphasenteil des oberen Teils der drei Reduktionsreaktionskammern 53a verbunden, und die Sauerstoffgasauslassröhre 57 ist mit dem Vakuumphasenteil des oberen Teils der drei Oxidationsreaktionskammern 53b verbunden. Jede Trennplatte 54 hat den gleichen Aufbau, wie das Solarbatteriemodul 35 gemäß dem oben genannten Beispiel 2, die 21 Solarbatteriemodule 55 mit gleicher Funktion sind durchdringend und in Matrixform montiert, die Elektrolysekathoden dieser Solarbatteriemodule 55 sind zum Inneren des Elektrolyts der Reduktionsreaktionskammern 53a freigelegt, und die Elektrolyseanoden sind derart angebracht, dass sie zum Inneren des Elektrolyts der Oxidationsreaktionskammer 53b freigelegt sind.
Wir beschreiben den Betrieb dieser photoelektrolytischen Vorrichtung 50.
Wenn Sonnenlicht auf diese photoelektrolytische Vorrichtung 50 von oben scheint, wie durch Pfeile E gezeigt, mit dem Behälter 51 mit Wasser als Elektrolyt bis zu einem vorgeschriebenen Pegel gefüllt, wird eine photoelektromotorische Kraft von 2,0–2,4 V in jedem Solarbatteriemodul 55 erzeugt, so dass, wie im oben genannten Beispiel 2, Wasserstoffgas von der Oberfläche der Kathoden in den Reduktionsreaktionskammern 53a erzeugt wird, und Sauerstoffgas von der Oberfläche der Anoden in den Oxidationsreaktionskammern 53b. Das Wasserstoffgas wird an den Wasserstoffgasaufnahmetank durch die Wasserstoffgasablassröhre 58 geliefert, und das Sauerstoffgas wird an einen Sauerstoffaufnahmetank über die Sauerstoffgasauslassröhre 57 geliefert.
In dieser photoelektrolytischen Vorrichtung 50 können die Kathoden vieler Solarbatteriemodule 55 in den Reduktionsreaktionskammern 53a angeordnet sein, und die Anoden vieler Solarbatteriemodule 55 können in den Oxidationsreaktionskammern 53b angeordnet sein, was geeignet ist zur Bildung einer photoelektrolytischen Vorrichtung großer Kapazität. Licht, das von den Seitenflächen und der Basisfläche des rostfreien Stahlbehälters 51 reflektiert wird, kann in das Elektrolyt geleitet werden, Solarbatteriemodule 55 können entfernt werden, zusammen mit dem Trennelement 54, was vorteilhaft für die Durchführung der Wartung ist, beispielsweise für das Reinigen der Solarbatteriemodule 55. Die Solarbatteriemodule 55 dieser photoelektrolytischen Vorrichtung haben grob den gleichen Betrieb und die gleiche Wirkung, wie die Solarbatteriemodule 10 und 35 der oben genannten Beispiele.
Es wird beschrieben, wie die oben genannten Beispiele 1–3 teilweise modifiziert werden können.

1) In dem sphärischen Solarbatterieelement 11 können ein Siliziumeinkristall vom n-Typ und eine p+ Diffusionsschicht verwendet werden, anstelle eines Siliziumseinkristalls 15 vom p-Typ und einer n+ Diffusionsschicht 16. Anstelle eines Siliziumeinkristalls als Halbleiter, der das sphärische Kristall aufweist, können Einkristalle oder Polykristalle von Halbleitern verwendet werden, beispielsweise von Germanium (Ge), Mischkristallen Si-Ge aus Silizium und Germanium, Siliziumcarbid (SiC), Galliumarsenid (GaAs) oder Indiumphosphor (InP).
2) Die photoelektrolytischen Vorrichtungen 1, 30 und 50 sind nicht auf die oben genannten Ausführungen der Implementierung begrenzt; das Solarbatteriemodul und die photoelektrolytische Vorrichtung gemäß dieser Erfindung können für verschiedene photoelektrolytische Vorrichtungen verwendet werden, die für die Elektrolyse verschiedener Elektrolyte verwendet werden. In diesem Fall wird die photoelektromotorische Kraft des Solarbatteriemoduls entsprechend eingestellt, indem die Anzahl der Serienverbindungen von sphärischen Solarzellenelementen 11 gemäß der gewünschten Elektrolysespannung entsprechend eingestellt wird.
3) Das Material, aus welchem die Elektrolyseanoden und -kathoden gebildet sind, ist nicht auf das oben genannte beschränkt. Spitzen 13c, 14c, 46c und 48c, die auf den Anoden und Kathoden gebildet sind, sind nicht zwingend und können weggelassen werden. Das Material der Beschichtung mit katalytischer Funktion auf der Oberfläche der Anoden und der Beschichtung katalytischer Funktion auf der Oberfläche der Kathoden ist nicht auf das oben genannte beschränkt; ein funktionelles Material kann verwendet werden, welches zu den Reaktionsprodukten passt.
4) Die Trennelemente 3 und 34 und die Trennplatten 54 können aus wasserstoffionenleitenden Polymerelektrolyt gebildet sein, welches ein anderes ist, als das oben genannte, oder sie können aus einem positiv ionenleitenden Polymerelektrolyt oder einem negativ ionenleitenden Polymerelektrolyt gebildet sein, welches zu den Reaktionsprodukten passt. Wenn eine Öffnung in den Trennelementen 3 und 34 oder Trennplatten 54 zu bilden ist, um einer Elektrolytlösung zu erlauben hindurchzufließen (entsprechend der Öffnungsbohrung 34a und der Kerbe 54a), ist es nicht immer notwendig, dass die Trennelemente 3 und 34 oder die Trennplatten 54 aus einem ionenleitenden Polymerelektrolyt gebildet sind, um den Ionen in der Elektrolytlösung zu erlauben, durch diese Öffnung zu wandern, um der Elektrolytlösung ein Hindurchfließen zu erlauben; sie können auch mit einem Gasseparationsmaterial gebildet sein, welches die Funktion des Separierens von Gasen aufweist, die durch die elektrolytische Reaktionen erzeugt werden. Wenn beispielsweise Wasserstoffgas und Sauerstoffgas, die durch elektrolytische Reaktionen erzeugt werden, zu trennen sind, kann dies mit einem Gasseparationsmaterial erfolgen, beispielsweise Polyuhrethan oder Polycarbonat. Und da das Solarbatteriemodul klein und leicht ist, müssen die Trennelemente 3 und 34 oder die Trennplatten 54 nicht notwendigerweise eine Plattenform aufweisen; sie können mit einem oder mit mehreren Filmen gebildet werden, die eine Gasseparationsfunktion aufweisen, und sie können mit einem Rahmen aus Metall, synthetischem Harz oder Glas kombiniert werden, die den Außenumfang eines Films und eines anderen abstützen.

Claims

Photoelektrolytische Vorrichtung (1, 30, 50) mit: einem Behälter (2, 31, 51), der im Inneren ein Elektrolyt aufnimmt, und in den Sonnenlicht einfallen kann; mehreren Solarbatteriemodulen (10, 35, 55), die jeweils mehrere sphärische Solarbatterieelemente (11, 42) aufweisen, wobei jedes Solarbatterieelement (11, 42) aufweist: ein sphärisches Halbleiterkristall (15) vom p-Typ oder n-Typ, ein photoelektromotorisches Krafterzeugungsteil, das einen pn-Übergang (17) aufweist, der auf dem Oberflächenteil jedes sphärischen Halbleiterkristalls (15) gebildet ist, und ein Paar von Elektroden (18, 19), die an beiden Enden jedes Kristalls (15) gebildet sind, und welches symmetrisch um das Zentrum des sphärischen Halbleiterkristalls (15) angeordnet ist, zum Abgreifen der photoelektromotorischen Kraft, die von diesem photoelektromotorischen Krafterzeugungsteil erzeugt wird; und ein transparentes zylindrisches Halteelement (12, 44), das die sphärischen Solarbatterieelemente (11, 42) aufnimmt und hält, bei einer Bedingung, bei der sie elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei das transparente zylindrische Halteelement (12, 44) ein Paar von Elektrolyseelektroden (13, 14) aufweist, die gegen Flüssigkeit abgedichtet an beiden Enden dieses Halteelements (12, 44) befestigt und nach außerhalb des Halteelements (12, 44) freigelegt sind; wobei die mehreren Solarbatteriemodule (10, 35, 55) in einem Zustand angeordnet sind, bei dem sie in ein Elektrolyt innerhalb des Behälters (2, 31, 51) eingetaucht sind, um Sonnenlicht zu empfangen und eine photoelektromotorische Kraft zu erzeugen, und die Vorrichtung ein Teilungselement (3, 34, 54) aufweist, welches den Raum zwischen der Elektrolyseanode (13) und der Elektrolysekatode (14) dieser Solarbatteriemodule (10, 35, 55) teilt, um es zu ermöglichen, ein Reaktionsprodukt, das an beiden Elektroden (13, 14) erzeugt wird, separieren zu können, wobei die mehreren Solarbatteriemodule (10, 35, 55) auf dem Teilungselement befestigt sind und sich durch dieses erstrecken.
Photoelektrolytische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Solarbatteriemodul (10, 35, 55) eine zugespitzte Spitze aufweist, um die Überspannung zu reduzieren und die Separation der Reaktionsprodukte zu fördern, die auf dem Teil der Elektrolyseelektroden gebildet werden, die in Kontakt mit dem Elektrolyt kommen.
Photoelektrolytische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart aufgebaut ist, dass Sonnenlicht zumindest von oben in den Behälter (2, 31, 51) scheinen kann.
Photoelektrolytische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilungselement (3, 34, 54) aus einem Polymerelektrolyt ist.
Photoelektrolytische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymerelektrolyt ein Wasserstoffionenleiter ist.