JP2002124307A - 水の光分解により充電可能な光蓄電池、その電極及びその電極の製造方法 - Google Patents
水の光分解により充電可能な光蓄電池、その電極及びその電極の製造方法Info
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- JP2002124307A JP2002124307A JP2000312059A JP2000312059A JP2002124307A JP 2002124307 A JP2002124307 A JP 2002124307A JP 2000312059 A JP2000312059 A JP 2000312059A JP 2000312059 A JP2000312059 A JP 2000312059A JP 2002124307 A JP2002124307 A JP 2002124307A
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- electrodes
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Hybrid Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水の光分解による光エネルギーを電気化学エ
ネルギーとして蓄積することのできる光蓄電池を得るこ
とを目的とする。 【解決手段】 水中に一対の電極２，３を配置し、電極
２は水を光分解可能な物質と原子や分子を挿入可能な物
質により構成し、電極３は原子や分子を挿入可能な物質
により構成し、両電極２，３を電気的に接続した状態
で、光源８から電極２に光を照射することにより、水の
光分解によって生じた酸素原子と水素原子を各々の電極
２，３に蓄蔵することにより光蓄電池を構成する。
ネルギーとして蓄積することのできる光蓄電池を得るこ
とを目的とする。 【解決手段】 水中に一対の電極２，３を配置し、電極
２は水を光分解可能な物質と原子や分子を挿入可能な物
質により構成し、電極３は原子や分子を挿入可能な物質
により構成し、両電極２，３を電気的に接続した状態
で、光源８から電極２に光を照射することにより、水の
光分解によって生じた酸素原子と水素原子を各々の電極
２，３に蓄蔵することにより光蓄電池を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水の光分解により充
電可能な光蓄電池、その電極及びその電極の製造方法に
関するものである。
電可能な光蓄電池、その電極及びその電極の製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の太陽電池では光エネルギーを電気
エネルギーに変換可能であるが、蓄積して必要な時に電
気エネルギーを取り出すことはできないという問題があ
る。
エネルギーに変換可能であるが、蓄積して必要な時に電
気エネルギーを取り出すことはできないという問題があ
る。
【０００３】電極上で光エネルギーを電気エネルギーに
変換・蓄積し、必要な時に電気エネルギーとして取り出
すことが出来るデバイスは太陽エネルギーの電気エネル
ギーへの変換、蓄積手段として重要であるが、このよう
なエネルギー変換と蓄積を同時に可能とする良好な電極
から構成された電池はまだ開発されていない。
変換・蓄積し、必要な時に電気エネルギーとして取り出
すことが出来るデバイスは太陽エネルギーの電気エネル
ギーへの変換、蓄積手段として重要であるが、このよう
なエネルギー変換と蓄積を同時に可能とする良好な電極
から構成された電池はまだ開発されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は電極上で光エ
ネルギーを電気エネルギーに変換し、同時に蓄積する水
の光分解により充電可能な光蓄電池、即ち、発電と蓄電
の両機能を備えている光蓄電池を提供することを目的と
する。
ネルギーを電気エネルギーに変換し、同時に蓄積する水
の光分解により充電可能な光蓄電池、即ち、発電と蓄電
の両機能を備えている光蓄電池を提供することを目的と
する。
【０００５】また、水の光分解により充電可能な光蓄電
池の電極を提供することを目的とする。
池の電極を提供することを目的とする。
【０００６】また、水の光分解により充電可能な光蓄電
池の電極の製造方法を提供することを目的とする。
池の電極の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明は、水中に一対の電極を配置し、一方の電極は
水を光分解可能な物質と原子や分子を挿入可能な物質に
より構成し、他方の電極は原子や分子を挿入可能な物質
により構成し、両電極を電気的に接続した状態で、光源
から上記一方の電極に光を照射することにより、水の光
分解によって生じた酸素原子と水素原子を各々の電極に
蓄蔵するものであることを特徴とする水の光分解により
充電可能な光蓄電池により構成されるものである。
め本発明は、水中に一対の電極を配置し、一方の電極は
水を光分解可能な物質と原子や分子を挿入可能な物質に
より構成し、他方の電極は原子や分子を挿入可能な物質
により構成し、両電極を電気的に接続した状態で、光源
から上記一方の電極に光を照射することにより、水の光
分解によって生じた酸素原子と水素原子を各々の電極に
蓄蔵するものであることを特徴とする水の光分解により
充電可能な光蓄電池により構成されるものである。
【０００８】上記水を光分解可能な物質は少なくとも一
方の電極に用いることが必要であるが、両方の電極に当
該物質を混合し、両方の電極に光を照射しても良い。ま
た、原子や分子を挿入可能な物質として、一方の電極は
酸素原子を挿入可能な物質により構成し、他方の電極は
水素原子を挿入可能な物質により構成することが好まし
いが、これらの物質を混合するのはどちらの電極であっ
ても良い。原子や分子を挿入可能な物質は、例えばグラ
ファイト等の層状物質が好ましい。また、水素原子を挿
入可能な物質としては、例えばＷＯ3、水素吸蔵合金等
が好ましい。
方の電極に用いることが必要であるが、両方の電極に当
該物質を混合し、両方の電極に光を照射しても良い。ま
た、原子や分子を挿入可能な物質として、一方の電極は
酸素原子を挿入可能な物質により構成し、他方の電極は
水素原子を挿入可能な物質により構成することが好まし
いが、これらの物質を混合するのはどちらの電極であっ
ても良い。原子や分子を挿入可能な物質は、例えばグラ
ファイト等の層状物質が好ましい。また、水素原子を挿
入可能な物質としては、例えばＷＯ3、水素吸蔵合金等
が好ましい。
【０００９】また、水中に一対の電極を配置し、両電極
を水を光分解可能な物質と原子や分子を挿入可能な物質
により構成し、両電極を電気的に接続した状態で、光源
から上記電極に光を照射することにより、水の光分解に
よって生じた酸素原子と水素原子を各々の電極に蓄蔵す
るものであることを特徴とする水の光分解により充電可
能な光蓄電池により構成されるものである。
を水を光分解可能な物質と原子や分子を挿入可能な物質
により構成し、両電極を電気的に接続した状態で、光源
から上記電極に光を照射することにより、水の光分解に
よって生じた酸素原子と水素原子を各々の電極に蓄蔵す
るものであることを特徴とする水の光分解により充電可
能な光蓄電池により構成されるものである。
【００１０】また、上記両電極に負荷を接続することに
よって、両電極に蓄蔵されていた酸素原子と水素原子を
水中にて化合させ、該化合に伴って負荷に電流を流すも
のであることを特徴とする水の光分解により充電可能な
光蓄電池により構成されるものである。
よって、両電極に蓄蔵されていた酸素原子と水素原子を
水中にて化合させ、該化合に伴って負荷に電流を流すも
のであることを特徴とする水の光分解により充電可能な
光蓄電池により構成されるものである。
【００１１】また、上記蓄蔵と上記化合とを交互に繰返
すことのできる水の光分解により充電可能な光蓄電池に
より構成されるものである。
すことのできる水の光分解により充電可能な光蓄電池に
より構成されるものである。
【００１２】また、上記電極は、層間や分子間に酸素原
子又は水素原子を取り入れることのできる電気伝導体で
あることが好ましい。即ち、電極は原子や分子を挿入可
能な物質として、層間や分子間に酸素原子や水素原子を
取り入れることのできる電気伝導体（例えば、グラファ
イト、ＷＯ3、水素吸蔵合金等）であることが好まし
い。
子又は水素原子を取り入れることのできる電気伝導体で
あることが好ましい。即ち、電極は原子や分子を挿入可
能な物質として、層間や分子間に酸素原子や水素原子を
取り入れることのできる電気伝導体（例えば、グラファ
イト、ＷＯ3、水素吸蔵合金等）であることが好まし
い。
【００１３】また、上記電極は、層状物質と粘土物質の
混合生成物であることが好ましい。即ち、電極は原子や
分子を挿入可能な物質として、層状物質（例えばグラフ
ァイト等）と粘土物質（例えばカオリン等）の混合生成
物であることが好ましい。
混合生成物であることが好ましい。即ち、電極は原子や
分子を挿入可能な物質として、層状物質（例えばグラフ
ァイト等）と粘土物質（例えばカオリン等）の混合生成
物であることが好ましい。
【００１４】また、上記水を光分解可能な物質は二酸化
チタンであることが好ましい。
チタンであることが好ましい。
【００１５】また、二酸化チタン以外でも、水を光分解
可能な物質として、例えばＳｒＴｉＯ3（チタン酸スト
ロンチウム）等を使用することができる。
可能な物質として、例えばＳｒＴｉＯ3（チタン酸スト
ロンチウム）等を使用することができる。
【００１６】上記水素原子を蓄蔵可能な物質として電極
にＷＯ3又は水素吸蔵合金を混合することが好ましい。
にＷＯ3又は水素吸蔵合金を混合することが好ましい。
【００１７】また、本発明は、水の光分解により充電可
能な光蓄電池の電極であって、一方の電極は水の光分解
を行う物質と酸素原子又は水素原子を蓄蔵可能な物質と
粘土を混合し、該混合物を水と混練成形後、焼結するこ
とにより形成されるものであって、他方の電極は水素原
子又は酸素原子を蓄蔵可能な物質と粘土を混合し、該混
合物を水と混練成形後、焼結することにより形成される
ものである。
能な光蓄電池の電極であって、一方の電極は水の光分解
を行う物質と酸素原子又は水素原子を蓄蔵可能な物質と
粘土を混合し、該混合物を水と混練成形後、焼結するこ
とにより形成されるものであって、他方の電極は水素原
子又は酸素原子を蓄蔵可能な物質と粘土を混合し、該混
合物を水と混練成形後、焼結することにより形成される
ものである。
【００１８】また、本発明は、水の光分解により充電可
能な光蓄電池の電極の製造方法であって、一方の電極は
水の光分解を行う物質と酸素原子又は水素原子を蓄蔵可
能な物質と粘土を混合し、該混合物を水と混練成形後、
焼結することにより製造し、他方の電極は水素原子又は
酸素原子を蓄蔵可能な物質と粘土を混合し、該混合物を
水と混練成形後、焼結することにより製造することを特
徴とするものである。
能な光蓄電池の電極の製造方法であって、一方の電極は
水の光分解を行う物質と酸素原子又は水素原子を蓄蔵可
能な物質と粘土を混合し、該混合物を水と混練成形後、
焼結することにより製造し、他方の電極は水素原子又は
酸素原子を蓄蔵可能な物質と粘土を混合し、該混合物を
水と混練成形後、焼結することにより製造することを特
徴とするものである。
【００１９】上記電極及び電極の製造方法において、水
の光分解を行う物質は、少なくとも一方の電極に用いる
必要があるが、両方の電極に混合することにより構成し
ても良い。即ち、上記他方の電極は、少なくとも水素原
子又は酸素原子を蓄蔵可能な物質と粘土を混合すること
により構成されるものであるが、これに水の光分解を行
う物質を混合することにより構成しても良い。また、一
方の電極は酸素原子を蓄蔵可能な物質により構成し、他
方の電極は水素原子を蓄蔵可能な物質により構成するこ
とが好ましいが、これらの物質（酸素原子又は水素原子
を蓄蔵可能な物質）を混合するのはどちらの電極であっ
ても良い。また、酸素原子又は水素原子を蓄蔵可能な物
質としては、例えばグラファイト等の層状物質、Ｗ
Ｏ3、水素吸蔵合金等、粘土としては例えばカオリン等
を用いることができる。
の光分解を行う物質は、少なくとも一方の電極に用いる
必要があるが、両方の電極に混合することにより構成し
ても良い。即ち、上記他方の電極は、少なくとも水素原
子又は酸素原子を蓄蔵可能な物質と粘土を混合すること
により構成されるものであるが、これに水の光分解を行
う物質を混合することにより構成しても良い。また、一
方の電極は酸素原子を蓄蔵可能な物質により構成し、他
方の電極は水素原子を蓄蔵可能な物質により構成するこ
とが好ましいが、これらの物質（酸素原子又は水素原子
を蓄蔵可能な物質）を混合するのはどちらの電極であっ
ても良い。また、酸素原子又は水素原子を蓄蔵可能な物
質としては、例えばグラファイト等の層状物質、Ｗ
Ｏ3、水素吸蔵合金等、粘土としては例えばカオリン等
を用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例で使用した
装置について、図１等に基づいて詳細に説明する。図１
に示すように、透明容器１内の水中に陽極２及び陰極３
を配設し、両電極２，３間に、電池４、抵抗ｒからなる
充電回路５及び抵抗Ｒからなる放電回路６を導線Ｌによ
り並列に接続し、両回路５，６を選択的に上記陰極３に
接続する切換スイッチ７を介在させる。上記の水は純粋
である必要はなく水道水を用いることもできる。そし
て、上記透明容器１の外側に陽極２に光を照射するキセ
ノンランプ８を配置する。尚、光源としては、キセノン
ランプに限らず、太陽光、その他どのような光であって
も良い。
装置について、図１等に基づいて詳細に説明する。図１
に示すように、透明容器１内の水中に陽極２及び陰極３
を配設し、両電極２，３間に、電池４、抵抗ｒからなる
充電回路５及び抵抗Ｒからなる放電回路６を導線Ｌによ
り並列に接続し、両回路５，６を選択的に上記陰極３に
接続する切換スイッチ７を介在させる。上記の水は純粋
である必要はなく水道水を用いることもできる。そし
て、上記透明容器１の外側に陽極２に光を照射するキセ
ノンランプ８を配置する。尚、光源としては、キセノン
ランプに限らず、太陽光、その他どのような光であって
も良い。
【００２１】上記陽極２の材料には例えば二酸化チタン
（ＴｉＯ2）、グラファイト（Ｃ）及びカオリン（Ｋ）
の混合成形物が用いられる。その混合比は、一例とし
て、容積比ＴｉＯ2：グラファイト：カオリン＝２０：
５０：３０とする。
（ＴｉＯ2）、グラファイト（Ｃ）及びカオリン（Ｋ）
の混合成形物が用いられる。その混合比は、一例とし
て、容積比ＴｉＯ2：グラファイト：カオリン＝２０：
５０：３０とする。
【００２２】上記ＴｉＯ2は、光によって水を酸素と水
素に分解する作用を有する（例えば、A.Fujishima and
K.Honda:Nature238(1972)37）。上記グラファイトは、
層状物質で他の原子や分子を層間や分子間に取りこむこ
とができる物質である（例えば、N.Bartlett and B.W.M
cquillan:Intercalation Chemistry,ed.M.S.Whittingha
m and A.J.Jacobson(Academic Press,New York,1982)Ch
ap.2）。上記カオリンは純粋な粘土物質で層状物質であ
り、電極材料の固定材及び水の含浸材として使用する。
尚、粘土物質としては、カオリン以外の物質を使用する
こともできる。
素に分解する作用を有する（例えば、A.Fujishima and
K.Honda:Nature238(1972)37）。上記グラファイトは、
層状物質で他の原子や分子を層間や分子間に取りこむこ
とができる物質である（例えば、N.Bartlett and B.W.M
cquillan:Intercalation Chemistry,ed.M.S.Whittingha
m and A.J.Jacobson(Academic Press,New York,1982)Ch
ap.2）。上記カオリンは純粋な粘土物質で層状物質であ
り、電極材料の固定材及び水の含浸材として使用する。
尚、粘土物質としては、カオリン以外の物質を使用する
こともできる。
【００２３】一方、上記陰極３の材料には例えば酸化タ
ングステン（ＷＯ3）、グラファイト及びカオリンの混
合成形物を使用する。その混合比は、一例として、容積
比ＷＯ3：グラファイト：カオリン＝２０：５０：３０
とする。
ングステン（ＷＯ3）、グラファイト及びカオリンの混
合成形物を使用する。その混合比は、一例として、容積
比ＷＯ3：グラファイト：カオリン＝２０：５０：３０
とする。
【００２４】上記ＷＯ3は、水素をその分子間に取りこ
むことのできる物質であり（例えば、P.G.Dickens and
M.F.Pye: Intercalation Chemistry,ed.M.S.Whittingha
m and A.J.Jacobson(Academic Press,New York,1982)Ch
ap.16）、上記グラファイト及びカオリンは上記陽極２
と同様の機能を有するものである。
むことのできる物質であり（例えば、P.G.Dickens and
M.F.Pye: Intercalation Chemistry,ed.M.S.Whittingha
m and A.J.Jacobson(Academic Press,New York,1982)Ch
ap.16）、上記グラファイト及びカオリンは上記陽極２
と同様の機能を有するものである。
【００２５】上記陽極２は、図２に示すように、上記Ｔ
ｉＯ2の微粉末及びグラファイトの微粉末に層状化合物
としてのカオリンの微粉末を乳鉢中で十分にすりつぶし
て混合し、水を加えてよく練り、板状に成形し、真空中
に封入後、電気炉中において約７００度〜８００度で焼
結して板状の素焼きとして形成する。上記真空中の封入
は、透明石英管（直径１２ｍｍ）の中に上記板状成形物
を入れ、真空ポンプで真空引きした後、石英管を焼き切
って、当該管中に封入する。
ｉＯ2の微粉末及びグラファイトの微粉末に層状化合物
としてのカオリンの微粉末を乳鉢中で十分にすりつぶし
て混合し、水を加えてよく練り、板状に成形し、真空中
に封入後、電気炉中において約７００度〜８００度で焼
結して板状の素焼きとして形成する。上記真空中の封入
は、透明石英管（直径１２ｍｍ）の中に上記板状成形物
を入れ、真空ポンプで真空引きした後、石英管を焼き切
って、当該管中に封入する。
【００２６】上記陰極３は、図３に示すように、上記Ｗ
Ｏ3の微粉末及びグラファイトの微粉末に層状化合物と
してのカオリンの微粉末を乳鉢中で十分にすりつぶして
混合し、水を加えてよく練り、板状に成形し、上記陽極
２と同様に真空中に封入後、約７００度〜８００度で焼
結して板状の素焼きとして形成する。尚、素焼き作成
は、真空中でなくても不活性ガス中であっても良い。
Ｏ3の微粉末及びグラファイトの微粉末に層状化合物と
してのカオリンの微粉末を乳鉢中で十分にすりつぶして
混合し、水を加えてよく練り、板状に成形し、上記陽極
２と同様に真空中に封入後、約７００度〜８００度で焼
結して板状の素焼きとして形成する。尚、素焼き作成
は、真空中でなくても不活性ガス中であっても良い。
【００２７】また、陰極にも二酸化チタンを混合しても
良いが（第２の実施例参照）、この場合陰極は、二酸化
チタン及びＷＯ3の微粉末にグラファイト及びカオリン
の微粉末を混合し、上記製法と同様に、水と混練した
後、板状に成形し、真空中に封入後、約７００度〜約８
００度で焼結して素焼きとして形成する。
良いが（第２の実施例参照）、この場合陰極は、二酸化
チタン及びＷＯ3の微粉末にグラファイト及びカオリン
の微粉末を混合し、上記製法と同様に、水と混練した
後、板状に成形し、真空中に封入後、約７００度〜約８
００度で焼結して素焼きとして形成する。
【００２８】上記陽極２の大きさは、後述の第１の実施
例では、約０．０８ｃｍ3、陰極３の大きさは約０．１
１ｃｍ3であり、電極間距離は約１．５ｃｍとした。
尚、電極の大きさ及び電極間距離はこれに限定されな
い。また、実用にあたっては、目的によって各種の電極
の大きさ、電極間距離のものを製造することができる。
例では、約０．０８ｃｍ3、陰極３の大きさは約０．１
１ｃｍ3であり、電極間距離は約１．５ｃｍとした。
尚、電極の大きさ及び電極間距離はこれに限定されな
い。また、実用にあたっては、目的によって各種の電極
の大きさ、電極間距離のものを製造することができる。
【００２９】上記電極として、陽極２はＴｉＯ2とグラ
ファイト等の蓄蔵物質の微粉末、陰極３はＷＯ3とグラ
ファイト等の蓄蔵物質の微粉末とバインダーとしての銀
の粉末を混合した後、燒結を行わず、プレス加工により
電極とすることもできる。
ファイト等の蓄蔵物質の微粉末、陰極３はＷＯ3とグラ
ファイト等の蓄蔵物質の微粉末とバインダーとしての銀
の粉末を混合した後、燒結を行わず、プレス加工により
電極とすることもできる。
【００３０】ただし、プレス加工では、水が電極の内部
にまで入っていくことができないため、酸素、水素が蓄
蔵物質とコンタクトする面積が小さく、その結果、電荷
の蓄積量が比較的小さい。また、プレス加工では、それ
を構成している物質間の力学的結合力が弱く、使用中に
電極構成物質が水中に溶融することがある。このため、
電極は、上述のように焼結により形成することが好まし
い。
にまで入っていくことができないため、酸素、水素が蓄
蔵物質とコンタクトする面積が小さく、その結果、電荷
の蓄積量が比較的小さい。また、プレス加工では、それ
を構成している物質間の力学的結合力が弱く、使用中に
電極構成物質が水中に溶融することがある。このため、
電極は、上述のように焼結により形成することが好まし
い。
【００３１】従って、上記各電極２，３を素焼きにより
形成することで、各電極の層状物質の層間や分子間に酸
素原子、水素原子を蓄蔵することができ、また、素焼き
は多孔質であるため、水が電極内部にまで十分に入って
き、大きな電荷の蓄積を得ることができる。また、素焼
きは水に溶融することもなく、電極構成物質の水中への
溶融も防止できる。尚、上記粘土物質（カオリン）は、
上記混合成形物のバインダーとしての役割も果してお
り、カオリンを加えることでより強固な電極を形成する
ことができる。
形成することで、各電極の層状物質の層間や分子間に酸
素原子、水素原子を蓄蔵することができ、また、素焼き
は多孔質であるため、水が電極内部にまで十分に入って
き、大きな電荷の蓄積を得ることができる。また、素焼
きは水に溶融することもなく、電極構成物質の水中への
溶融も防止できる。尚、上記粘土物質（カオリン）は、
上記混合成形物のバインダーとしての役割も果してお
り、カオリンを加えることでより強固な電極を形成する
ことができる。
【００３２】上記導線Ｌと上記各電極２，３との接続
は、図４に示すように、導線Ｌを導電性ペースト１０、
例えばドータイト（藤倉化成ＫＫ製）で電極２，３に接
着し、後にエポキシ樹脂系接着剤１１、例えばアラルダ
イト（昭和高分子ＫＫ及びチバガイキーリミテッド製）
で固定する。
は、図４に示すように、導線Ｌを導電性ペースト１０、
例えばドータイト（藤倉化成ＫＫ製）で電極２，３に接
着し、後にエポキシ樹脂系接着剤１１、例えばアラルダ
イト（昭和高分子ＫＫ及びチバガイキーリミテッド製）
で固定する。
【００３３】本発明は上述のように構成されるものであ
るから、次に考えられるその動作を説明する。
るから、次に考えられるその動作を説明する。
【００３４】まず、図１に示す装置において、切換スイ
ッチ７を充電回路５側に接続し、電池４により、陽極２
側にプラス、陰極３側にマイナスのバイアス電圧を与
え、かつキセノンランプ８を陽極２に約４時間照射す
る。このとき、キセノンランプ８は、約０．６ワットで
熱線カットフィルター８ａを用いることが好ましい。
尚、光の照射時間は４時間に限らず、より長い時間（例
えば８時間）、或いはより短い時間（例えば１時間、３
０分等）、各種の時間で行うことができる。
ッチ７を充電回路５側に接続し、電池４により、陽極２
側にプラス、陰極３側にマイナスのバイアス電圧を与
え、かつキセノンランプ８を陽極２に約４時間照射す
る。このとき、キセノンランプ８は、約０．６ワットで
熱線カットフィルター８ａを用いることが好ましい。
尚、光の照射時間は４時間に限らず、より長い時間（例
えば８時間）、或いはより短い時間（例えば１時間、３
０分等）、各種の時間で行うことができる。
【００３５】すると、図５（ａ）に示すようにキセノン
ランプ８の光が上記陽極２の表面近くのＴｉＯ2に作用
し、そこで透明容器１中の水が水素と酸素に光分解さ
れ、酸素イオンＯ2-と水素イオンＨ+が生成される。
ランプ８の光が上記陽極２の表面近くのＴｉＯ2に作用
し、そこで透明容器１中の水が水素と酸素に光分解さ
れ、酸素イオンＯ2-と水素イオンＨ+が生成される。
【００３６】このとき、陽極２にはプラス、陰極３には
マイナスのバイアス電圧が印加されているので、酸素イ
オンＯ2-は陽極内に挿入される。その際、電子はバイア
ス電池４の陽極に向かって移動し、これにより陽極２内
の酸素イオンＯ2-は酸素原子Ｏとなって陽極２中のグラ
ファイト等の層状物質内に蓄蔵される（図５（ｂ））。
尚、図６に、一例としてグラファイトに酸素が入ってい
る様子を示す。
マイナスのバイアス電圧が印加されているので、酸素イ
オンＯ2-は陽極内に挿入される。その際、電子はバイア
ス電池４の陽極に向かって移動し、これにより陽極２内
の酸素イオンＯ2-は酸素原子Ｏとなって陽極２中のグラ
ファイト等の層状物質内に蓄蔵される（図５（ｂ））。
尚、図６に、一例としてグラファイトに酸素が入ってい
る様子を示す。
【００３７】一方、生成された水中の上記水素イオンＨ
+は、陰極に挿入され、その際バイアス電池からの電子
と結合して水素原子Ｈとなり、陰極３中のグラファイト
等の層状物質内に蓄蔵される（図５（ｃ）参照）。これ
ら電子の移動は結果的には、酸素イオンＯ2-より離脱し
た電子が充電回路５を通って陰極に移動し水素イオンＨ
+を中和したことになる。
+は、陰極に挿入され、その際バイアス電池からの電子
と結合して水素原子Ｈとなり、陰極３中のグラファイト
等の層状物質内に蓄蔵される（図５（ｃ）参照）。これ
ら電子の移動は結果的には、酸素イオンＯ2-より離脱し
た電子が充電回路５を通って陰極に移動し水素イオンＨ
+を中和したことになる。
【００３８】このようにして、上記キセノンランプ８の
照射中に、上記陽極２には酸素原子Ｏが蓄蔵され、上記
陰極３には水素原子Ｈが蓄蔵されていく（図５
（ｃ））。
照射中に、上記陽極２には酸素原子Ｏが蓄蔵され、上記
陰極３には水素原子Ｈが蓄蔵されていく（図５
（ｃ））。
【００３９】また、このとき、上記光の照射に依存せず
に、電気分解により水が水素イオンＨ+と酸素イオンＯ
2-に分解され、上記バイアス電圧により、これらのイオ
ンが陽極２に酸素原子Ｏとして蓄蔵され、陰極３に水素
原子Ｈとして蓄蔵されていく。従って、後に説明する放
電電流Ｉ（ｈν，Ｖ）は、２つの成分からなっており、
１つは光に依存しない水の電気分解による放電電流Ｉ
（０，Ｖ）と、光の照射のみによる電流ΔＩである。
尚、ｈはプランク乗数、νは光の振動数、Ｖは電圧を示
す。
に、電気分解により水が水素イオンＨ+と酸素イオンＯ
2-に分解され、上記バイアス電圧により、これらのイオ
ンが陽極２に酸素原子Ｏとして蓄蔵され、陰極３に水素
原子Ｈとして蓄蔵されていく。従って、後に説明する放
電電流Ｉ（ｈν，Ｖ）は、２つの成分からなっており、
１つは光に依存しない水の電気分解による放電電流Ｉ
（０，Ｖ）と、光の照射のみによる電流ΔＩである。
尚、ｈはプランク乗数、νは光の振動数、Ｖは電圧を示
す。
【００４０】次に、上記４時間のキセノンランプ８の照
射が終了した後、切換スイッチ７を放電回路６側に切り
換えて、上記陽極２、陰極３間に負荷抵抗Ｒを接続する
（図５（ｄ）参照）。
射が終了した後、切換スイッチ７を放電回路６側に切り
換えて、上記陽極２、陰極３間に負荷抵抗Ｒを接続する
（図５（ｄ）参照）。
【００４１】すると、上記陰極３内に蓄積されていた水
素原子から電子が乖離して、水素イオンＨ+となり、乖
離した電子は上記負荷抵抗Ｒを介して上記陽極２に向か
って流れ、該電子は陽極２内に入り込み、これにより上
記陽極２内の層状物質内に蓄蔵されていた酸素原子Ｏが
再びイオン化して酸素イオンＯ2-となる（図５（ｄ）参
照）。このとき、上記陰極３から陽極２への電子の流れ
により、上記負荷抵抗Ｒに電流Ｉが流れて電力が発生す
ることになる。
素原子から電子が乖離して、水素イオンＨ+となり、乖
離した電子は上記負荷抵抗Ｒを介して上記陽極２に向か
って流れ、該電子は陽極２内に入り込み、これにより上
記陽極２内の層状物質内に蓄蔵されていた酸素原子Ｏが
再びイオン化して酸素イオンＯ2-となる（図５（ｄ）参
照）。このとき、上記陰極３から陽極２への電子の流れ
により、上記負荷抵抗Ｒに電流Ｉが流れて電力が発生す
ることになる。
【００４２】上記陰極３内の水素イオンＨ+と、上記陽
極２内の酸素イオンＯ2-は電極より水中に出て化合して
元の水に戻る（図５（ｅ）参照）。即ち、上記両電極
２，３に負荷抵抗Ｒを接続することにより、両電極２、
３に蓄蔵されていた酸素原子と水素原子を水中にて化合
させ、該化合に伴って負荷抵抗Ｒに電流を流すものであ
る。
極２内の酸素イオンＯ2-は電極より水中に出て化合して
元の水に戻る（図５（ｅ）参照）。即ち、上記両電極
２，３に負荷抵抗Ｒを接続することにより、両電極２、
３に蓄蔵されていた酸素原子と水素原子を水中にて化合
させ、該化合に伴って負荷抵抗Ｒに電流を流すものであ
る。
【００４３】上述のような酸素原子と水素原子の電極
２、３への挿入、蓄蔵作用は、上記バイアス電池４が存
在しなくても生じるものである。例えば図７に示すよう
に、電池４の存在しない抵抗Ｒ’のみを両電極に導線Ｌ
で接続した場合においても、電子構造やイオン構造によ
って定まる性質（電気陰極性、電子親和力）により、上
述の電荷移動反応が生じ、電極の層間に電子の授受を行
って侵入していくものである。従って、基本的に上記バ
イアス電池４を加える必要はなく、各々一方は酸素、他
方は水素が挿入可能な層状物質を電極として組み合わせ
ることで本発明の蓄電池を構成することができる。即
ち、上記実施形態は、バイアス電池４を与えて原子の電
極への挿入をし易くしたものであり、バイアスは原子又
は分子の電極への挿入効果を高めるために使用したもの
である。
２、３への挿入、蓄蔵作用は、上記バイアス電池４が存
在しなくても生じるものである。例えば図７に示すよう
に、電池４の存在しない抵抗Ｒ’のみを両電極に導線Ｌ
で接続した場合においても、電子構造やイオン構造によ
って定まる性質（電気陰極性、電子親和力）により、上
述の電荷移動反応が生じ、電極の層間に電子の授受を行
って侵入していくものである。従って、基本的に上記バ
イアス電池４を加える必要はなく、各々一方は酸素、他
方は水素が挿入可能な層状物質を電極として組み合わせ
ることで本発明の蓄電池を構成することができる。即
ち、上記実施形態は、バイアス電池４を与えて原子の電
極への挿入をし易くしたものであり、バイアスは原子又
は分子の電極への挿入効果を高めるために使用したもの
である。
【００４４】バイアス電池なしで、光蓄電池を構成する
電極としては、例えば陽極に上記と同様なＴｉＯ2とグ
ラファイトとカオリンの混合生成物を使用し、陰極には
例えばＴｉＯ2とｈｓａ（水素吸蔵合金）とカオリンの
混合物を使用する（第３の実施例参照）。この場合、上
記陽極の構成物質は上記バイアス電池を使用する場合と
同じであり、同じ製法により形成することができる。上
記陰極の製法も、上記陽極と同様であり、ＴｉＯ2、ｈ
ｓａ、カオリンの微粉末を板状に成形し、真空中に封入
後、板状の素焼きとして製造する。これらの容積比は、
ＴｉＯ2：ｈｓａ：Ｋ＝２０：５０：３０とする。尚、
電気伝導性を良くするため、陰極に少量のグラファイト
を加えても良い。
電極としては、例えば陽極に上記と同様なＴｉＯ2とグ
ラファイトとカオリンの混合生成物を使用し、陰極には
例えばＴｉＯ2とｈｓａ（水素吸蔵合金）とカオリンの
混合物を使用する（第３の実施例参照）。この場合、上
記陽極の構成物質は上記バイアス電池を使用する場合と
同じであり、同じ製法により形成することができる。上
記陰極の製法も、上記陽極と同様であり、ＴｉＯ2、ｈ
ｓａ、カオリンの微粉末を板状に成形し、真空中に封入
後、板状の素焼きとして製造する。これらの容積比は、
ＴｉＯ2：ｈｓａ：Ｋ＝２０：５０：３０とする。尚、
電気伝導性を良くするため、陰極に少量のグラファイト
を加えても良い。
【００４５】バイアス電池４を使用しない場合は、図７
に示すように陽極２’（例えば二酸化チタンとグラファ
イトとカオリンの混合生成物），陰極３’（例えば二酸
化チタンとｈｓａとカオリンの混合生成物）を抵抗
Ｒ’、スイッチ９を介して導線Ｌで接続する。尚、１は
図１と同様の透明容器である。図７のスイッチ９のオン
状態では、時間の経過と共にエネルギー的に平衡状態と
なって系は安定状態となる。この状態で、例えば陽極
２’及び陰極３’或いは陽極２’のみに光を照射して水
中に水素イオンＨ+，酸素イオンＯ2-が生ずると上記平
衡状態が崩れ、上記電気陰極性、電子親和力により電荷
移動反応が発生し、この際に酸素イオンの陽極２’への
挿入、及び水素イオンの陰極３’への挿入が起こり、電
子が陽極２’から陰極３’に移動して上記と同様に陽極
２’に酸素原子、陰極３’に水素原子が蓄蔵されてい
く。
に示すように陽極２’（例えば二酸化チタンとグラファ
イトとカオリンの混合生成物），陰極３’（例えば二酸
化チタンとｈｓａとカオリンの混合生成物）を抵抗
Ｒ’、スイッチ９を介して導線Ｌで接続する。尚、１は
図１と同様の透明容器である。図７のスイッチ９のオン
状態では、時間の経過と共にエネルギー的に平衡状態と
なって系は安定状態となる。この状態で、例えば陽極
２’及び陰極３’或いは陽極２’のみに光を照射して水
中に水素イオンＨ+，酸素イオンＯ2-が生ずると上記平
衡状態が崩れ、上記電気陰極性、電子親和力により電荷
移動反応が発生し、この際に酸素イオンの陽極２’への
挿入、及び水素イオンの陰極３’への挿入が起こり、電
子が陽極２’から陰極３’に移動して上記と同様に陽極
２’に酸素原子、陰極３’に水素原子が蓄蔵されてい
く。
【００４６】その後、上記スイッチ９をオフして上記導
線Ｌの接続を遮断すると、新たな平衡状態となり、図５
（ｃ）に示す状態と同様に、陽極２’に酸素原子、陰極
３’に水素原子が蓄蔵された蓄電状態となる。その後、
スイッチ９をオンして再び陽極２’，陰極３’を負荷抵
抗Ｒ’で接続すると、図５（ｄ）（ｅ）に示す状態と同
様に上記新たな平衡状態が崩れ、水素原子からの電子の
乖離により陰極３’から陽極２’への放電が起こり、以
前の平衡状態に復帰する。このときに上記負荷抵抗Ｒ’
に電流が流れるものである。従って、上記バイアス電池
４は、原子の蓄蔵をし易くし、原子の各電極への挿入能
力を高める作用を有するものである。
線Ｌの接続を遮断すると、新たな平衡状態となり、図５
（ｃ）に示す状態と同様に、陽極２’に酸素原子、陰極
３’に水素原子が蓄蔵された蓄電状態となる。その後、
スイッチ９をオンして再び陽極２’，陰極３’を負荷抵
抗Ｒ’で接続すると、図５（ｄ）（ｅ）に示す状態と同
様に上記新たな平衡状態が崩れ、水素原子からの電子の
乖離により陰極３’から陽極２’への放電が起こり、以
前の平衡状態に復帰する。このときに上記負荷抵抗Ｒ’
に電流が流れるものである。従って、上記バイアス電池
４は、原子の蓄蔵をし易くし、原子の各電極への挿入能
力を高める作用を有するものである。
【００４７】即ち、バイアスがない時は、各々の電極
２，３に自発的に酸素イオン、水素イオンを挿入し得る
ような性質を有する上記物質を組み合わせて混合するこ
とにより、原子の蓄蔵効果が顕著となり、より高いレベ
ルの放電電流が得られる。
２，３に自発的に酸素イオン、水素イオンを挿入し得る
ような性質を有する上記物質を組み合わせて混合するこ
とにより、原子の蓄蔵効果が顕著となり、より高いレベ
ルの放電電流が得られる。
【００４８】上記実施の形態では、蓄蔵のための電極材
料として層状物質を例に説明したが、多孔質物質でも良
い。
料として層状物質を例に説明したが、多孔質物質でも良
い。
【００４９】また、上記陰極材料には上記混合成形物に
代り水素吸蔵合金を単独で用い、陽極にのみ上記混合成
形物を用いることができる。
代り水素吸蔵合金を単独で用い、陽極にのみ上記混合成
形物を用いることができる。
【００５０】上記電気化学エネルギーの蓄蔵と、上記電
力の供給はスイッチの切換によって交互に繰返し行い、
上記電力は間歇的に継続供給され、又大きな電荷の蓄積
により該電力は必要な時に電気エネルギーとして取り出
すことができる。即ち、本発明に係る光蓄電池は、上記
蓄蔵と上記化合とを交互に繰返すことのできるものであ
る。
力の供給はスイッチの切換によって交互に繰返し行い、
上記電力は間歇的に継続供給され、又大きな電荷の蓄積
により該電力は必要な時に電気エネルギーとして取り出
すことができる。即ち、本発明に係る光蓄電池は、上記
蓄蔵と上記化合とを交互に繰返すことのできるものであ
る。
【００５１】
【実施例】Ａ．第１の実施例 １）電池構成は、図１に示すもので行った。 ２）電極材料 以下のような構成の電極を使用した。
【００５２】
【表１】 ３）測定条件 電極の大きさ：おおよそ
【００５３】
【表２】 電極間距離：おおよそ１．５ｃｍ ４）水（蒸留水に僅かのＫＯＨを溶解）：おおよそ １．６×１０-2moleＫＯＨ水溶液（３．６×１０-4mole
／２２ｃｍ3） ５）光照射 キセノンランプ、電極上約０．６ワット、熱線カット
フィルターを使用。 照射時間：４時間 ６）充電及び放電 電極は充分に真空引きしたのち水に浸して長時間（１
０ｈｒ）放置したものを使用した。 充電は、ａ）スイッチ７を充電回路５に接続し、Ｔｉ
Ｏ2電極（陽極）に対して光を照射した状態で４時間行
い、ｂ）一方、スイッチ７を充電回路５に接続し、光を
照射しない状態で４時間行った。即ち、光照射あり、と
光照射なしの２通りで行った。 バイアスは陽極（＋）、陰極（−）として、１ｋΩを
介して約１．６Ｖの電圧を印加する。 放電は、１ｋΩの負荷抵抗を介して行う。
／２２ｃｍ3） ５）光照射 キセノンランプ、電極上約０．６ワット、熱線カット
フィルターを使用。 照射時間：４時間 ６）充電及び放電 電極は充分に真空引きしたのち水に浸して長時間（１
０ｈｒ）放置したものを使用した。 充電は、ａ）スイッチ７を充電回路５に接続し、Ｔｉ
Ｏ2電極（陽極）に対して光を照射した状態で４時間行
い、ｂ）一方、スイッチ７を充電回路５に接続し、光を
照射しない状態で４時間行った。即ち、光照射あり、と
光照射なしの２通りで行った。 バイアスは陽極（＋）、陰極（−）として、１ｋΩを
介して約１．６Ｖの電圧を印加する。 放電は、１ｋΩの負荷抵抗を介して行う。
【００５４】上記条件で実験を行った結果（放電時間に
対する放電電流の特性）を図８に示す。上記図８におい
て、Ｉ（ｈν，Ｖ）は光照射とバイアスをかけた後の放
電電流の特性を示し、Ｉ（０，Ｖ）は光照射なしでバイ
アスのみをかけた後の放電電流の特性を示し、ΔＩはＩ
（ｈν，Ｖ）の放電電流からＩ（０，Ｖ）の放電電流を
差し引いたものであり、光照射のみによる放電電流を示
すものである。
対する放電電流の特性）を図８に示す。上記図８におい
て、Ｉ（ｈν，Ｖ）は光照射とバイアスをかけた後の放
電電流の特性を示し、Ｉ（０，Ｖ）は光照射なしでバイ
アスのみをかけた後の放電電流の特性を示し、ΔＩはＩ
（ｈν，Ｖ）の放電電流からＩ（０，Ｖ）の放電電流を
差し引いたものであり、光照射のみによる放電電流を示
すものである。
【００５５】図８に示されるように、放電電流Ｉ（ｈ
ν，Ｖ）は、約４８０μＡから放電を開始し、時間の経
過と共に減少していくが、３０分経過時点で約２２０μ
Ａ、６０分経過時点で約１５０μＡの放電電流が確認さ
れた。また、光照射のみによる放電電流ΔＩは、約２６
０μＡから放電を開始し、１０分経過時点で約２００μ
Ａ、３０分経過時点で約１４０μＡの放電電流が確認さ
れた。
ν，Ｖ）は、約４８０μＡから放電を開始し、時間の経
過と共に減少していくが、３０分経過時点で約２２０μ
Ａ、６０分経過時点で約１５０μＡの放電電流が確認さ
れた。また、光照射のみによる放電電流ΔＩは、約２６
０μＡから放電を開始し、１０分経過時点で約２００μ
Ａ、３０分経過時点で約１４０μＡの放電電流が確認さ
れた。
【００５６】Ｂ．第２の実施例 １） 上記第１の実験例と同様の条件で、以下の電極を
使用して実験を行った。
使用して実験を行った。
【００５７】
【表３】 ２）放電電流（放電開始１０分後の電流） バイアス＋光 約３３０μＡ（３０分後は約２００μ
Ａ） 光のみ（ΔＩ） 約２００μＡ（３０分後は約１００μ
Ａ） 本実施例においては、両極にＴｉＯ2を混合させて、両
電極に光を照射して行った。このように構成しても、両
電極表面にて生成された酸素イオンと水素イオンによ
り、陽極に酸素原子、陰極に水素原子が蓄蔵され、上記
実施形態と同様の原理により蓄電池を構成することがで
きる。 Ｃ．第３の実施例 １）電池構成は図７に示すもので行った。
Ａ） 光のみ（ΔＩ） 約２００μＡ（３０分後は約１００μ
Ａ） 本実施例においては、両極にＴｉＯ2を混合させて、両
電極に光を照射して行った。このように構成しても、両
電極表面にて生成された酸素イオンと水素イオンによ
り、陽極に酸素原子、陰極に水素原子が蓄蔵され、上記
実施形態と同様の原理により蓄電池を構成することがで
きる。 Ｃ．第３の実施例 １）電池構成は図７に示すもので行った。
【００５８】バイアス電池なしで図７に示す構成で実験
を行った結果、以下の電極の組合せにおいて良好な結果
が得られた。 ２）電極材料
を行った結果、以下の電極の組合せにおいて良好な結果
が得られた。 ２）電極材料
【００５９】
【表４】 ３）測定条件 電極の大きさ：おおよそ
【００６０】
【表５】 電極間距離：おおよそ１．５ｃｍ ４）水（蒸留水に僅かのＫＯＨを溶解）：おおよそ １．６×１０-2moleＫＯＨ水溶液（３．６×１０-4mole
／２２ｃｍ3） ５）光照射 キセノンランプ、電極上約０．６ワット、熱線カット
フィルターを使用。 照射時間：陽極及び陰極に４時間の光照射を行った。 ６）放電 図７の構成で電極２’、３’を導線Ｌで接続した状態
で４時間光照射した後、スイッチ９をオフして両電極を
開放し、その後再びスイッチ９をオンして導線Ｌを両電
極２’、３’に接続し、そのときの放電電流を測定する
ことにより行った。 放電は１ｋΩの負荷抵抗を介して行う。
／２２ｃｍ3） ５）光照射 キセノンランプ、電極上約０．６ワット、熱線カット
フィルターを使用。 照射時間：陽極及び陰極に４時間の光照射を行った。 ６）放電 図７の構成で電極２’、３’を導線Ｌで接続した状態
で４時間光照射した後、スイッチ９をオフして両電極を
開放し、その後再びスイッチ９をオンして導線Ｌを両電
極２’、３’に接続し、そのときの放電電流を測定する
ことにより行った。 放電は１ｋΩの負荷抵抗を介して行う。
【００６１】上記条件で実験を行った結果、放電開始後
１０分後に約３０μＡ、３０分後には約２０μＡの放電
電流が確認された。
１０分後に約３０μＡ、３０分後には約２０μＡの放電
電流が確認された。
【００６２】本発明に関してさらに以下の事項を開示す
る。
る。
【００６３】１．水中に一対の電極を配置し、一方の電
極は水を光分解可能な物質と原子や分子を挿入可能な物
質により構成し、他方の電極は原子や分子を挿入可能な
物質により構成し、両電極を電気的に接続した状態で、
光源から上記一方の電極に光を照射すると共に両電極に
電圧を印加することにより、水の光分解によって生じた
酸素原子と水素原子を各電極に蓄蔵することを特徴とす
る水の光分解により充電可能な水の光分解により充電可
能な光蓄電池。
極は水を光分解可能な物質と原子や分子を挿入可能な物
質により構成し、他方の電極は原子や分子を挿入可能な
物質により構成し、両電極を電気的に接続した状態で、
光源から上記一方の電極に光を照射すると共に両電極に
電圧を印加することにより、水の光分解によって生じた
酸素原子と水素原子を各電極に蓄蔵することを特徴とす
る水の光分解により充電可能な水の光分解により充電可
能な光蓄電池。
【００６４】２．水中に一対の電極を配置し、一方の電
極は水を光分解可能な物質と酸素原子を挿入可能な物質
により構成し、他方の電極は水素原子を挿入可能な物質
により構成し、両電極を電気的に接続した状態で、光源
から上記一方の電極に光を照射することにより水の光分
解によって生じた酸素原子と水素原子の内、酸素原子を
上記一方の電極に、水素原子を上記他方の電極に各々蓄
蔵することを特徴とする水の光分解により充電可能な水
の光分解により充電可能な光蓄電池。
極は水を光分解可能な物質と酸素原子を挿入可能な物質
により構成し、他方の電極は水素原子を挿入可能な物質
により構成し、両電極を電気的に接続した状態で、光源
から上記一方の電極に光を照射することにより水の光分
解によって生じた酸素原子と水素原子の内、酸素原子を
上記一方の電極に、水素原子を上記他方の電極に各々蓄
蔵することを特徴とする水の光分解により充電可能な水
の光分解により充電可能な光蓄電池。
【００６５】３．一方の電極が二酸化チタン、グラファ
イト、カオリンの混合成形物であり、上記他方の電極が
ＷＯ3、グラファイト、カオリンの混合成形物である水
の光分解により充電可能な光蓄電池。
イト、カオリンの混合成形物であり、上記他方の電極が
ＷＯ3、グラファイト、カオリンの混合成形物である水
の光分解により充電可能な光蓄電池。
【００６６】４．一方の電極が二酸化チタン、グラファ
イト、カオリンの混合成形物であり、上記他方の電極が
二酸化チタン、水素吸蔵合金、カオリンの混合成形物で
ある水の光分解により充電可能な光蓄電池。
イト、カオリンの混合成形物であり、上記他方の電極が
二酸化チタン、水素吸蔵合金、カオリンの混合成形物で
ある水の光分解により充電可能な光蓄電池。
【００６７】５．水の光分解により充電可能な光蓄電池
の電極又は該電極の製造方法であって、水の光分解を行
う物質と酸素原子又は水素原子を蓄蔵可能な物質と粘土
を混合し、該混合物を水と混練成形後、焼結することに
より形成されるものであることを特徴とする水の光分解
により充電可能な光蓄電池の電極又は該電極の製造方
法。
の電極又は該電極の製造方法であって、水の光分解を行
う物質と酸素原子又は水素原子を蓄蔵可能な物質と粘土
を混合し、該混合物を水と混練成形後、焼結することに
より形成されるものであることを特徴とする水の光分解
により充電可能な光蓄電池の電極又は該電極の製造方
法。
【００６８】６．水中に一対の電極を配置し、一方の電
極は水を光分解可能な物質と原子や分子を挿入可能な物
質により構成し、他方の電極は原子や分子を挿入可能な
物質により構成し、両電極を電気的に接続した状態で、
光源から上記一方の電極に光を照射することにより、水
の光分解によって生じた酸素原子と水素原子を各々の電
極に蓄蔵し、該蓄蔵状態において上記両電極に負荷を接
続することによって、両電極に蓄蔵されていた酸素原子
と水素原子を水中にて化合させ、該化合に伴って負荷に
電流を流すことを特徴とする水の光分解により充電可能
な光蓄電池又は水の光分解に基づく充放電方法。
極は水を光分解可能な物質と原子や分子を挿入可能な物
質により構成し、他方の電極は原子や分子を挿入可能な
物質により構成し、両電極を電気的に接続した状態で、
光源から上記一方の電極に光を照射することにより、水
の光分解によって生じた酸素原子と水素原子を各々の電
極に蓄蔵し、該蓄蔵状態において上記両電極に負荷を接
続することによって、両電極に蓄蔵されていた酸素原子
と水素原子を水中にて化合させ、該化合に伴って負荷に
電流を流すことを特徴とする水の光分解により充電可能
な光蓄電池又は水の光分解に基づく充放電方法。
【００６９】
【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、水
を光で酸素と水素に分解し、それを異なる電極に各々蓄
積して蓄電池を構成することができるため、光エネルギ
ーを電気化学的エネルギーに変換することによって、光
エネルギーを電気化学エネルギーとして蓄蔵し得て必要
な時に電気エネルギーとしてこれを利用し得る効果があ
る。
を光で酸素と水素に分解し、それを異なる電極に各々蓄
積して蓄電池を構成することができるため、光エネルギ
ーを電気化学的エネルギーに変換することによって、光
エネルギーを電気化学エネルギーとして蓄蔵し得て必要
な時に電気エネルギーとしてこれを利用し得る効果があ
る。
【図１】本発明の電池構成を示す図である。
【図２】陽極の製造過程を示す図である。
【図３】陰極の製造過程を示す図である。
【図４】電極と導線の接続状態を示す電極接続部近傍の
断面図である。
断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の動作原理を説明す
るための説明図である。
るための説明図である。
【図６】グラファイトの層間に酸素原子が蓄蔵されてい
る状態を示す概念図である。
る状態を示す概念図である。
【図７】バイアス電池を用いない場合の本発明の電池構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図８】放電電流の時間変化の測定図である。
１ 透明容器 ２、２’ 陽極 ３、３’ 陰極 ４ 電池 ５ 充電回路 ６ 放電回路 ８ キセノンランプ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H029 AJ00 AK07 AL02 AL11 AL18 AM00 AM06 CJ02 CJ06 CJ08 DJ08 DJ10 EJ03 EJ05 5H032 AA00 AA07 AS01 AS06 AS12 BB00 BB02 BB07 BB08 BB10 CC11 EE02 EE11 EE15 5H050 AA17 BA20 CA02 CB02 DA10 DA15 EA01 EA02 GA02 GA08 GA10
Claims (10)
- 【請求項１】 水中に一対の電極を配置し、一方の電極
は水を光分解可能な物質と原子や分子を挿入可能な物質
により構成し、他方の電極は原子や分子を挿入可能な物
質により構成し、 両電極を電気的に接続した状態で、光源から上記一方の
電極に光を照射することにより、水の光分解によって生
じた酸素原子と水素原子を各々の電極に蓄蔵するもので
あることを特徴とする水の光分解により充電可能な光蓄
電池。 - 【請求項２】 水中に一対の電極を配置し、両電極を水
を光分解可能な物質と原子や分子を挿入可能な物質によ
り構成し、 両電極を電気的に接続した状態で、光源から上記電極に
光を照射することにより、水の光分解によって生じた酸
素原子と水素原子を各々の電極に蓄蔵するものであるこ
とを特徴とする水の光分解により充電可能な光蓄電池。 - 【請求項３】 上記両電極に負荷を接続することによっ
て、両電極に蓄蔵されていた酸素原子と水素原子を水中
にて化合させ、該化合に伴って負荷に電流を流すもので
あることを特徴とする請求項１又は２記載の水の光分解
により充電可能な光蓄電池。 - 【請求項４】 上記蓄蔵と上記化合とを交互に繰返すこ
とのできる請求項３記載の水の光分解により充電可能な
光蓄電池。 - 【請求項５】 上記電極は、層間や分子間に酸素原子又
は水素原子を取り入れることのできる電気伝導体である
ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の水の光
分解により充電可能な光蓄電池。 - 【請求項６】 上記電極は、層状物質と粘土物質の混合
生成物であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに
記載の水の光分解により充電可能な光蓄電池。 - 【請求項７】 上記水を光分解可能な物質は二酸化チタ
ンであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載
の水の光分解により充電可能な光蓄電池。 - 【請求項８】 上記水素原子を蓄蔵可能な物質として電
極にＷＯ3又は水素吸蔵合金を混合したものであること
を特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の水の光分解
により充電可能な光蓄電池。 - 【請求項９】 水の光分解により充電可能な光蓄電池の
電極であって、 一方の電極は水の光分解を行う物質と酸素原子又は水素
原子を蓄蔵可能な物質と粘土を混合し、該混合物を水と
混練成形後、焼結することにより形成されるものであっ
て、 他方の電極は水素原子又は酸素原子を蓄蔵可能な物質と
粘土を混合し、該混合物を水と混練成形後、焼結するこ
とにより形成されるものであることを特徴とする水の光
分解により充電可能な光蓄電池の電極。 - 【請求項１０】 水の光分解により充電可能な光蓄電池
の電極の製造方法であって、 一方の電極は水の光分解を行う物質と酸素原子又は水素
原子を蓄蔵可能な物質と粘土を混合し、該混合物を水と
混練成形後、焼結することにより製造し、 他方の電極は水素原子又は酸素原子を蓄蔵可能な物質と
粘土を混合し、該混合物を水と混練成形後、焼結するこ
とにより製造することを特徴とする水の光分解により充
電可能な光蓄電池の電極の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000312059A JP3546008B2 (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 水の光分解により充電可能な光蓄電池、その電極及びその電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000312059A JP3546008B2 (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 水の光分解により充電可能な光蓄電池、その電極及びその電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002124307A true JP2002124307A (ja) | 2002-04-26 |
| JP3546008B2 JP3546008B2 (ja) | 2004-07-21 |
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|---|---|---|---|
| JP2000312059A Expired - Fee Related JP3546008B2 (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 水の光分解により充電可能な光蓄電池、その電極及びその電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3546008B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006035174A (ja) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Toyota Motor Corp | 水素吸蔵物及びその製造と利用 |
| US7505250B2 (en) | 2004-01-16 | 2009-03-17 | Korea Institute Of Science And Technology | Carbon-porous media composite electrode and preparation method thereof |
-
2000
- 2000-10-12 JP JP2000312059A patent/JP3546008B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| US7505250B2 (en) | 2004-01-16 | 2009-03-17 | Korea Institute Of Science And Technology | Carbon-porous media composite electrode and preparation method thereof |
| JP2006035174A (ja) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Toyota Motor Corp | 水素吸蔵物及びその製造と利用 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3546008B2 (ja) | 2004-07-21 |
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