JP2013159503A - Hydrogen generator using photocatalyst - Google Patents

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Ryuji Shimazaki
龍司 島崎
Satoshi Shiraki
諭 白木
Akihiko Kudo
昭彦 工藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen generator efficiently generating hydrogen from water by using a photocatalyst.SOLUTION: A hydrogen generator (500) includes an outside cylindrical and transparent vessel (600) and an inside cylindrical and transparent vessel (700). When the inside cylindrical and transparent vessel rotates inside the outside cylindrical and transparent vessel, an outside hydrogen outlet (622) of the outside cylindrical and transparent vessel and an inside hydrogen outlet (782) of the inside cylindrical and transparent vessel communicate with each other, and the generated hydrogen can be taken out from the inside of the inside cylindrical and transparent vessel through these outlets. Further, an electrolyte aqueous solution flows in from an electrolyte solution inlet (612) and flows out from an electrolyte solution outlet (614), whereby a rotary blade (750) fixed to the inside cylindrical and transparent vessel receives power to rotate the inside cylindrical and transparent vessel.

Description

本発明は、光触媒を用いた水素生成装置に関する。また、本発明は、このような水素生成装置の水素生成光触媒及び酸素生成光触媒に光を照射することを含む水素生成方法に関する。   The present invention relates to a hydrogen generator using a photocatalyst. The present invention also relates to a hydrogen generation method including irradiating light to a hydrogen generation photocatalyst and an oxygen generation photocatalyst of such a hydrogen generation apparatus.

近年、地球温暖化等の問題から、燃焼時に二酸化炭素を生成しないクリーンエネルギーとしての水素が注目されている。   In recent years, hydrogen has been attracting attention as a clean energy that does not generate carbon dioxide during combustion due to problems such as global warming.

水素の生成のためには一般に、下記式(X1)及び(X2)で示される炭化水素燃料の水蒸気改質が用いられている:
(X1)C + nHO → nCO + (n+m/2)H
(X2)CO + HO → CO + H
全反応:C + 2nHO → nCO + (2n+m/2)H
For the production of hydrogen, steam reforming of hydrocarbon fuels represented by the following formulas (X1) and (X2) is generally used:
(X1) C n H m + nH 2 O → nCO + (n + m / 2) H 2
(X2) CO + H 2 O → CO 2 + H 2
Total reaction: C n H m + 2nH 2 O → nCO 2 + (2n + m / 2) H 2

したがって、水素の燃焼自体は二酸化炭素を生成させないものの、水素の生成においては二酸化炭素を発生させていることが一般的であった。   Therefore, although combustion of hydrogen itself does not generate carbon dioxide, it is general that carbon dioxide is generated in the generation of hydrogen.

これに関して、炭化水素燃料を用いずに水素を生成させるための方法として、太陽光エネルギーを用いることが提案されている。   In this regard, it has been proposed to use solar energy as a method for generating hydrogen without using hydrocarbon fuel.

太陽光エネルギーを利用して水から水素を生成させる方法としては様々な方法が検討されている。   Various methods for generating hydrogen from water using solar energy have been studied.

太陽光エネルギーを利用する1つの水素生成方法として、太陽光を受けて水から水素を生成する水素生成光触媒と、太陽光を受けて水から酸素を生成する酸素生成光触媒との2種類の光触媒を組み合わせて用いる方法が知られている。   As one hydrogen generation method using solar energy, there are two types of photocatalysts: a hydrogen generation photocatalyst that generates sunlight from water by receiving sunlight and an oxygen generation photocatalyst that generates oxygen from water by receiving sunlight. Methods used in combination are known.

このような2種類の光触媒を組み合わせて用いる水素生成方法では例えば、図1に示すように、Fe2+/Fe3+レドックス(酸化還元)系を用い、水素生成光触媒上において光生成した電子(e)及び正孔(h)によって、(A1)式及び(A2)式の反応で、水素(H)及びFe3+を生成し、かつ酸素生成光触媒上において光生成した正孔及び電子によって、(B1)式及び(B2)式の反応で、酸素(O)、H及びFe2+を生成する(特許文献1):
2H + 2e → H …(A1)
Fe2+ + h → Fe3+ …(A2)
2HO + 4h → O + 4H …(B1)
Fe3+ + e → Fe2+ …(B2)
In such a hydrogen generation method using a combination of two types of photocatalysts, for example, as shown in FIG. 1, using an Fe 2+ / Fe 3+ redox (oxidation-reduction) system, photogenerated electrons (e ) And holes (h + ) to generate hydrogen (H 2 ) and Fe 3+ in the reactions of the formulas (A1) and (A2) and photogenerated on the oxygen-generating photocatalyst, Oxygen (O 2 ), H +, and Fe 2+ are produced by the reactions of the formulas (B1) and (B2) (Patent Document 1):
2H + + 2e → H 2 (A1)
Fe 2+ + h + → Fe 3+ (A2)
2H 2 O + 4h + → O 2 + 4H + (B1)
Fe 3+ + e → Fe 2+ (B2)

水素生成光触媒上でFe2+が酸化して生成されたFe3+は、酸素生成光触媒上でFe2+へと還元されて再生され、また水素生成光触媒上で水素を生成するために必要なHは、酸素生成光触媒上での水の分解及び酸化反応によって生成している。したがって上記式(A1)、(A2)、(B1)及び(B2)で示される水分解反応の全反応は下記の式(C)とおりである:
O → H + 1/2O …(C)
Fe 3+ generated by oxidation of Fe 2+ on the hydrogen generation photocatalyst is reduced to Fe 2+ on the oxygen generation photocatalyst and regenerated, and H + necessary for generating hydrogen on the hydrogen generation photocatalyst is It is generated by the decomposition and oxidation reaction of water on the oxygen-generating photocatalyst. Therefore, the total reaction of the water splitting reaction represented by the above formulas (A1), (A2), (B1) and (B2) is as shown in the following formula (C):
H 2 O → H 2 + 1 / 2O 2 (C)

なお、上記のようにFe2+/Fe3+レドックス系を用いる場合、水素生成光触媒としては、Pt/SrTiO:Rh系及び/又はRu/SrTiO:Rh系の光触媒を用いることができ、また酸素生成光触媒としては、WO系、BiVO系及び/又はBiMoO系の光触媒を用いることが知られている(特許文献1)。 When using the Fe 2+ / Fe 3+ redox system as described above, a Pt / SrTiO 3 : Rh-based and / or Ru / SrTiO 3 : Rh-based photocatalyst can be used as the hydrogen-generating photocatalyst. As the generated photocatalyst, it is known to use a WO 3 type, BiVO 4 type and / or Bi 2 MoO 6 type photocatalyst (Patent Document 1).

しかしながら、特許文献1で示される水素生成方法において、図2で示すように、水素生成光触媒粒子(11)、酸素生成光触媒粒子(12)、及び電解質水溶液(250)を単一の容器(210)に入れて水の分解反応を行わせる水素生成装置(200)を用いる場合、得られる生成気体は、水素と酸素の混合気体(H+O)となる。したがって水素単独で貯蔵又は使用するためには、この混合気体から水素を分離する必要がある。 However, in the hydrogen generation method disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 2, the hydrogen generation photocatalyst particles (11), the oxygen generation photocatalyst particles (12), and the aqueous electrolyte solution (250) are combined into a single container (210). In the case of using the hydrogen generator (200) in which the water decomposition reaction is carried out, the resulting gas is a mixed gas of hydrogen and oxygen (H 2 + O 2 ). Therefore, in order to store or use hydrogen alone, it is necessary to separate hydrogen from this mixed gas.

このような問題を解決するために、図3に示すような水素生成装置(300)が提案されている(非特許文献1及び2)。ここで、この水素生成装置(300)では、水素生成光触媒粒子(11)及び第1の電解質水溶液(351)が、第1の容器(311)に入れられており、酸素生成光触媒粒子(12)及び第2の電解質水溶液(352)が、第2の容器(312)に入れられており、かつこれらの第1の容器(311)と第2の容器(312)とが、H、Fe2+及びFe3+のようなイオンの通過を可能にするイオン交換膜(350)によって仕切られている。 In order to solve such a problem, a hydrogen generator (300) as shown in FIG. 3 has been proposed (Non-Patent Documents 1 and 2). Here, in this hydrogen generator (300), the hydrogen generation photocatalyst particles (11) and the first electrolyte aqueous solution (351) are put in the first container (311), and the oxygen generation photocatalyst particles (12). And the second aqueous electrolyte solution (352) are placed in the second container (312), and the first container (311) and the second container (312) are H + , Fe 2+. And an ion exchange membrane (350) that allows the passage of ions such as Fe 3+ .

このような水素生成装置(300)を用いて水素を生成する場合、水の分解により、第1の容器(311)からは水素(H)を得ることができ、また第2の容器(312)からは酸素(O)を得ることができるので、水素と酸素との混合気体から水素を分離する必要がなくなる。 When hydrogen is generated using such a hydrogen generator (300), hydrogen (H 2 ) can be obtained from the first container (311) by the decomposition of water, and the second container (312). ) Can obtain oxygen (O 2 ), so that it is not necessary to separate hydrogen from a mixed gas of hydrogen and oxygen.

また、太陽光エネルギーを利用する他の水素生成方法として、特許文献2及び3では、光を用いた水の触媒分解又は電気分解において、水素と酸素とを別々の電極において生成し、それによって水素と酸素とを別々に回収する他の水分解装置を提案している。   Further, as other hydrogen generation methods using solar energy, in Patent Documents 2 and 3, hydrogen and oxygen are generated at separate electrodes in catalytic decomposition or electrolysis of water using light, and thereby hydrogen is generated. Has proposed another water splitting device that separately collects oxygen and oxygen.

また、特許文献4〜6では、光触媒粒子を、繊維状、フィルム状、シート状、テープ状の支持体上に配置して用いること、光触媒粒子をこれらの形状に成形して用いること等を開示している。   Patent Documents 4 to 6 disclose that photocatalyst particles are used on a fiber-like, film-like, sheet-like, or tape-like support, and that the photocatalyst particles are molded into these shapes. doing.

特開2005−199187JP 2005-199187 A 特開2001−213608JP2001-213608 特開2008−075097JP2008-075097 特開2011−213553JP 2011-213553 A 特開2004−016920JP 2004-016920 A 国際公開WO02/053501International Publication WO02 / 053501

Chen−Chia Lo, Chao−Wei Huang, Chi−Hung Liao, Jeffrey C.S. Wu, “Novel twin reactor for separate evolution of hydrogen and oxygen in photocatalytic water splitting”, International Journal of Hydrogen Energy, Volume 35, Issue 4, February 2010, p.1523−1529Chen-Chia Lo, Chao-Wei Huang, Chi-Hung Liao, Jeffrey C. S. Wu, “Novel Twin Reactor for Separate Evolution of Hydrogen and Oxygen in Photocatalytic Water Splitting, International Journal of Hydrogen, 35”, International Journal of Hydrogen. 1523-1529 Szu−Chun Yu; Chao−Wei Huang; Chi−Hung Liao; Jeffrey C.S. Wu; Sun−Tang Chang; Kuei−Hsien Chen, “A novel membrane reactor for separating hydrogen and oxygen in photocatalytic water splitting”, Journal of Membrane Science (October 2011), 382 (1−2), p.291−299Szu-Chun Yu; Chao-Wei Huang; Chi-Hung Liao; S. Wu; Sun-Tang Chang; Kuei-Hsien Chen; 291-299

本発明では、水素生成光触媒と酸素生成光触媒とを用いて効率的に水素を製造できる水素生成装置を提供する。   The present invention provides a hydrogen generator capable of efficiently producing hydrogen using a hydrogen generation photocatalyst and an oxygen generation photocatalyst.

本件発明者は、鋭意検討の結果、下記の本発明に想到した。   As a result of intensive studies, the present inventor has arrived at the present invention described below.

〈1〉水を水素と酸素とに分解する水素生成装置であって、外側筒状透明容器、及び内側筒状透明容器を有し、かつ下記の(a)〜(l)を満たしている、水素生成装置:
(a)上記内側筒状透明容器が、上記外側筒状透明容器の内側において、上記外側筒状透明容器と同軸で回転可能に収納されており、
(b)上記外側筒状透明容器が、電解質水溶液が流入する電解質水溶液流入口、電解質水溶液が流出する電解質水溶液流出口、生成された水素が流出する外側水素流出口、生成された酸素が流出する外側酸素流出口を有しており、
(c)上記内側筒状透明容器が、上記内側筒状透明容器内に上記内側筒状透明容器と同軸で固定されている回転翼、生成された水素が流出する内側水素流出口、及び生成された酸素が流出する内側酸素流出口を有しており、
(d)上記内側筒状透明容器の内側が、上記回転翼によって、1又は複数の水素生成室と1又は複数の酸素生成室とに仕切られており、上記内側水素流出口が上記水素生成室に配置されており、かつ上記内側酸素流出口が上記酸素生成室に配置されており、
(e)上記電解質水溶液が、上記外側筒状透明容器の上記電解質水溶液流入口から流入し、かつ上記外側筒状透明容器の上記電解質水溶液流出口から流出することによって、上記内側筒状透明容器内に固定されている上記回転翼が動力を受けて、上記内側筒状透明容器が回転するようにされており、
(f)上記外側水素流出口と上記内側水素流出口とが、略同一の半径方向の位置に配置されており、それによって上記外側筒状透明容器の内側で上記内側筒状透明容器が回転したときに、上記外側水素流出口と上記内側水素流出口とが連通して、上記内側筒状透明容器の内側から、上記内側水素流出口及び上記外側水素流出口を通して、生成した水素を取り出すことができ、
(g)上記外側酸素流出口と上記内側酸素流出口とが、略同一の半径方向の位置に配置されており、それによって上記外側筒状透明容器の内側で上記内側筒状透明容器が回転したときに、上記外側酸素流出口と上記内側酸素流出口とが連通して、上記内側筒状透明容器の内側から、上記内側酸素流出口及び上記外側酸素流出口を通して、生成した酸素を取り出すことができ、
(h)上記回転翼のうちの上記水素生成室に面する部分には、水素生成光触媒が配置されており、かつ上記回転翼のうちの上記酸素生成室に面する部分には、酸素生成光触媒が配置されており、
(i)上記電解質水溶液が、水、還元イオン種、及び上記還元イオン種が酸化されて生成される酸化イオン種を含有し、
(j)上記還元イオン種、上記酸化イオン種、及び水素イオンが、上記水素生成室と上記酸素生成室との間で移動可能であり、
(k)上記水素生成室の水素生成光触媒が光照射を受けたときに、上記水素生成光触媒の触媒作用によって、上記電解質水溶液中の水素イオンが還元されて、水素が生成され、かつ上記電解質水溶液中の還元イオン種が酸化されて、酸化イオン種が生成され、かつ
(l)上記酸素生成室の酸素生成光触媒が光照射を受けたときに、上記酸素生成光触媒の触媒作用によって、上記電解質水溶液中の水が分解及び酸化されて、水素イオン及び酸素が生成され、かつ上記電解質水溶液中の上記酸化イオン種が還元されて、上記還元イオン種が生成される。
〈2〉上記回転翼が、イオン交換材料で形成されており、かつ上記還元イオン種、上記酸化イオン種、及び水素イオンが、上記イオン交換膜を通って上記水素生成室と上記酸素生成室との間を移動可能である、上記〈1〉項に記載の水素生成装置。
〈3〉上記回転翼の個々の翼の面が、上記回転翼の回転軸に対して傾斜している、上記〈1〉又は〈2〉項に記載の水素生成装置。
〈4〉上記光照射が太陽光照射である、上記〈1〉〜〈3〉項のいずれか一項に記載の水素製造装置。
〈5〉上記〈1〉〜〈4〉項のいずれか一項に記載の水素生成装置の水素生成光触媒及び酸素生成光触媒に光を照射して、水から水素を生成することを含む、水素製造方法。
<1> A hydrogen generator for decomposing water into hydrogen and oxygen, having an outer cylindrical transparent container and an inner cylindrical transparent container, and satisfying the following (a) to (l): Hydrogen generator:
(A) The inner cylindrical transparent container is housed inside the outer cylindrical transparent container so as to be rotatable coaxially with the outer cylindrical transparent container,
(B) The outer cylindrical transparent container has an electrolyte aqueous solution inlet into which the aqueous electrolyte solution flows in, an aqueous electrolyte solution outlet through which the aqueous electrolyte solution flows out, an outer hydrogen outlet through which the generated hydrogen flows out, and the generated oxygen flows out. Has an outer oxygen outlet,
(C) The inner cylindrical transparent container is a rotor blade fixed coaxially with the inner cylindrical transparent container in the inner cylindrical transparent container, an inner hydrogen outlet from which generated hydrogen flows out, and Has an inner oxygen outlet through which oxygen flows out,
(D) The inside of the inner cylindrical transparent container is partitioned into one or a plurality of hydrogen generation chambers and one or a plurality of oxygen generation chambers by the rotor blades, and the inner hydrogen outlet is the hydrogen generation chamber And the inner oxygen outlet is disposed in the oxygen generation chamber,
(E) The electrolyte aqueous solution flows in from the electrolyte aqueous solution inlet of the outer cylindrical transparent container and flows out of the electrolyte aqueous solution outlet of the outer cylindrical transparent container. The rotating blade fixed to the wing receives power, and the inner cylindrical transparent container is rotated,
(F) The outer hydrogen outlet and the inner hydrogen outlet are arranged at substantially the same radial position, whereby the inner cylindrical transparent container is rotated inside the outer cylindrical transparent container. Sometimes, the outer hydrogen outlet and the inner hydrogen outlet communicate with each other, and the produced hydrogen can be taken out from the inner side of the inner cylindrical transparent container through the inner hydrogen outlet and the outer hydrogen outlet. Can
(G) The outer oxygen outlet and the inner oxygen outlet are arranged at substantially the same radial position, whereby the inner cylindrical transparent container is rotated inside the outer cylindrical transparent container. Sometimes, the outer oxygen outlet and the inner oxygen outlet communicate with each other, and the generated oxygen can be taken out from the inner side of the inner cylindrical transparent container through the inner oxygen outlet and the outer oxygen outlet. Can
(H) A hydrogen generation photocatalyst is disposed on a portion of the rotor blade facing the hydrogen generation chamber, and an oxygen generation photocatalyst is disposed on a portion of the rotor blade facing the oxygen generation chamber. Is placed,
(I) The electrolyte aqueous solution contains water, a reduced ionic species, and an oxidized ionic species generated by oxidation of the reduced ionic species,
(J) the reducing ion species, the oxidizing ion species, and the hydrogen ions are movable between the hydrogen generation chamber and the oxygen generation chamber;
(K) When the hydrogen generation photocatalyst in the hydrogen generation chamber is irradiated with light, hydrogen ions in the aqueous electrolyte solution are reduced by the catalytic action of the hydrogen generation photocatalyst to generate hydrogen, and the aqueous electrolyte solution (1) When the oxygen generation photocatalyst in the oxygen generation chamber is irradiated with light, the electrolyte aqueous solution is generated by the catalytic action of the oxygen generation photocatalyst. The water therein is decomposed and oxidized to produce hydrogen ions and oxygen, and the oxidized ion species in the electrolyte aqueous solution are reduced to produce the reduced ion species.
<2> The rotor blade is formed of an ion exchange material, and the reduced ion species, the oxidized ion species, and hydrogen ions pass through the ion exchange membrane, the hydrogen generation chamber, the oxygen generation chamber, The hydrogen generator according to <1>, wherein the hydrogen generator is movable between the two.
<3> The hydrogen generator according to <1> or <2>, wherein the surface of each blade of the rotor blade is inclined with respect to the rotation axis of the rotor blade.
<4> The hydrogen production apparatus according to any one of <1> to <3>, wherein the light irradiation is solar light irradiation.
<5> Hydrogen production comprising irradiating light to the hydrogen generation photocatalyst and the oxygen generation photocatalyst of the hydrogen generation device according to any one of <1> to <4> above to generate hydrogen from water Method.

本発明の水素生成装置によれば、水素と酸素とを別々に得ることができる。また、本発明の水素生成装置によれば、電解質水溶液の供給によって光触媒を支持している回転翼を回転させて、光触媒と電解質水溶液との接触、及び生成した水素及び酸素の光触媒からの脱離を促進することができる。特に、本発明の水素生成装置によれば、光触媒を支持している回転翼を回転させる別個の動力源を用いずに、すなわち比較的単純な構成で、生成した水素及び酸素の光触媒からの脱離等を促進することができる。   According to the hydrogen generator of the present invention, hydrogen and oxygen can be obtained separately. Further, according to the hydrogen generator of the present invention, the rotating blade supporting the photocatalyst is rotated by supplying the electrolyte aqueous solution to contact the photocatalyst with the electrolyte aqueous solution, and the generated hydrogen and oxygen are desorbed from the photocatalyst. Can be promoted. In particular, according to the hydrogen generator of the present invention, the generated hydrogen and oxygen are removed from the photocatalyst without using a separate power source that rotates the rotor blade supporting the photocatalyst, that is, in a relatively simple configuration. Separation can be promoted.

図1は、水素生成光触媒と酸素生成光触媒との組合せによる水分解反応の機構の例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a mechanism of water splitting reaction by a combination of a hydrogen generation photocatalyst and an oxygen generation photocatalyst. 図2は、従来の水素生成装置の第1の態様を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a first aspect of a conventional hydrogen generator. 図3は、従来の水素生成装置の第2の態様を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a second aspect of a conventional hydrogen generator. 図4は、本発明の水素生成装置の透視斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the hydrogen generator of the present invention. 図5(a)及び(b)は、本発明の水素生成装置の断面図である。5A and 5B are cross-sectional views of the hydrogen generator of the present invention. 図6は、本発明の水素生成装置の外側筒状透明容器を示す図である。ここで、図6(a)は上面斜視図であり、図6(b)は底面斜視図であり、図6(c)は底面図である。FIG. 6 is a view showing an outer cylindrical transparent container of the hydrogen generator of the present invention. 6A is a top perspective view, FIG. 6B is a bottom perspective view, and FIG. 6C is a bottom view. 図7は、本発明の水素生成装置の内側筒状透明容器を示す図である。ここで、図7(a)は上面斜視図であり、図7(b)は底面斜視図であり、図7(c)は底面図である。FIG. 7 is a view showing an inner cylindrical transparent container of the hydrogen generator of the present invention. 7A is a top perspective view, FIG. 7B is a bottom perspective view, and FIG. 7C is a bottom view. 図8は、本発明の水素生成装置の内側筒状透明容器の拡大底面図である。FIG. 8 is an enlarged bottom view of the inner cylindrical transparent container of the hydrogen generator of the present invention.

以下では、本発明の水素生成装置及び水素製造方法を、図面を参照して説明するが、本発明は、図面で示される特定の態様に限定されるものではない。   Hereinafter, the hydrogen generator and the hydrogen production method of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the specific modes shown in the drawings.

《水素生成装置》
以下では、図4〜8を参照して本発明の水素生成装置を説明するが、本発明は図で示される態様に限定されるものではない。
《Hydrogen generator》
Hereinafter, the hydrogen generator of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 8, but the present invention is not limited to the embodiment shown in the drawings.

本発明の水素生成装置(500)は、水を水素と酸素とに分解する水素生成装置であって、外側筒状透明容器(600)、及び内側筒状透明容器(700)を有している。これらの透明容器は、本発明の水素生成装置に照射される光が回転翼上の光触媒に達するのを可能にする限り、任意の材料で形成することができ、例えばガラス、ポリマーのような透明材料で形成することができる。   The hydrogen generator (500) of the present invention is a hydrogen generator that decomposes water into hydrogen and oxygen, and includes an outer cylindrical transparent container (600) and an inner cylindrical transparent container (700). . These transparent containers can be formed of any material as long as the light irradiated to the hydrogen generator of the present invention can reach the photocatalyst on the rotor blades, for example, transparent such as glass and polymer. Can be made of material.

〈外側筒状透明容器〉
本発明の水素生成装置(500)の外側筒状透明容器(600)は、特に図6で示されているように、電解質水溶液が流入する電解質水溶液流入口(612)、電解質水溶液が流出する電解質水溶液流出口(614)、生成された水素が流出する外側水素流出口(622)、生成された酸素が流出する外側酸素流出口(624)を有している。
<Outer cylindrical transparent container>
The outer cylindrical transparent container (600) of the hydrogen generator (500) of the present invention includes an electrolyte aqueous solution inlet (612) through which an aqueous electrolyte solution flows and an electrolyte through which the aqueous electrolyte solution flows, as shown in FIG. It has an aqueous solution outlet (614), an outer hydrogen outlet (622) through which produced hydrogen flows out, and an outer oxygen outlet (624) through which produced oxygen flows out.

ここで、電解質水溶液流入口(612)及び電解質水溶液流出口(614)は、特に図6(c)の矢印(602)で示されているように、電解質が外側筒状透明容器(600)内で回転しながら流通するように配置されており、それによって下記に示すように、内側筒状透明容器内に固定されている回転翼に動力、すなわち回転力を与えるようにされている。   Here, the electrolyte aqueous solution inlet (612) and the electrolyte aqueous solution outlet (614) are arranged so that the electrolyte is in the outer cylindrical transparent container (600) as shown by an arrow (602) in FIG. 6 (c). As shown below, power is supplied to the rotor blade fixed in the inner cylindrical transparent container, that is, rotational force.

なお、電解質水溶液流入口(612)への流路、及び電解質水溶液流出口(614)からの流路の少なくとも一方が、制御弁を有して、外側透明筒状容器(600)に供給される電解質水溶液及びそこから流出する電解質水溶液の流量を制御し、それによって本発明の水素生成容器(500)内の電解質水溶液の水位を調節することができる。   At least one of the flow path to the electrolyte aqueous solution inlet (612) and the flow path from the electrolyte aqueous solution outlet (614) has a control valve and is supplied to the outer transparent cylindrical container (600). The flow rate of the electrolyte aqueous solution and the electrolyte aqueous solution flowing out from the electrolyte aqueous solution can be controlled, and thereby the water level of the electrolyte aqueous solution in the hydrogen generation vessel (500) of the present invention can be adjusted.

また、これに加えて、又はこれに代えて、電解質水溶液流入口(612)及び電解質水溶液流出口(614)と、外側水素流出口(622)及び外側酸素流出口(624)との位置関係を調節して、電解質水溶液流入口(612)から流入した電解質水溶液の勢いによって電解質溶液が外側水素流出口(622)又は外側酸素流出口(624)から吹き出すことを防ぐことができる。具体的には例えば、外側筒状透明容器(600)の内側の内側筒状透明容器(700)の回転方向に関して、外側水素流出口(622)及び外側酸素流出口(624)が、電解質水溶液流入口(612)から30°以上、90°以上、180°以上、又は270°以上であって、360°以下の角度で離れた位置に存在するようにすることができる。ここで、この角度は、図6(c)において「x°」で示す角度である。   In addition to or instead of this, the positional relationship between the electrolyte aqueous solution inlet (612) and the electrolyte aqueous solution outlet (614) and the outer hydrogen outlet (622) and outer oxygen outlet (624) is as follows. By adjusting, it is possible to prevent the electrolyte solution from being blown out from the outer hydrogen outlet (622) or the outer oxygen outlet (624) due to the momentum of the electrolyte aqueous solution flowing in from the electrolyte aqueous solution inlet (612). Specifically, for example, with respect to the rotation direction of the inner cylindrical transparent container (700) inside the outer cylindrical transparent container (600), the outer hydrogen outlet (622) and the outer oxygen outlet (624) It can be at a position that is 30 ° or more, 90 ° or more, 180 ° or more, or 270 ° or more away from the inlet (612) at an angle of 360 ° or less. Here, this angle is an angle indicated by “x °” in FIG.

なお、図で示す態様では、電解質水溶液流入、電解質水溶液流出口、外側水素流出口及び外側酸素流出口が1つずつ配置されているが、それぞれ複数個を用いることもできる。   In the embodiment shown in the figure, an electrolyte aqueous solution inflow, an electrolyte aqueous solution outflow port, an outer hydrogen outflow port, and an outer oxygen outflow port are arranged one by one, but a plurality of them can also be used.

〈内側筒状透明容器〉
本発明の水素生成装置(500)の内側筒状透明容器(700)は、外側筒状透明容器(600)の内側において、外側筒状透明容器と同軸で回転可能に収納されている。ここで、この内側筒状透明容器(700)は、特に図7で示されているように、内側筒状透明容器内に内側筒状透明容器と同軸で固定されている回転翼(750)、生成された水素が流出する内側水素流出口(782)、及び生成された酸素が流出する内側酸素流出口(792)を有している。
<Inner cylindrical transparent container>
The inner cylindrical transparent container (700) of the hydrogen generator (500) of the present invention is accommodated rotatably inside the outer cylindrical transparent container (600) coaxially with the outer cylindrical transparent container. Here, the inner cylindrical transparent container (700) is, as shown in FIG. 7 in particular, a rotating blade (750) fixed coaxially with the inner cylindrical transparent container in the inner cylindrical transparent container, It has an inner hydrogen outlet (782) through which produced hydrogen flows out and an inner oxygen outlet (792) through which produced oxygen flows out.

本発明の水素生成装置の内側筒状透明容器(700)は、電解質水溶液が図7(c)の矢印(702)で示されているように電解質水溶液流入口から流入し、かつ電解質水溶液流出口から流出することによって、内側筒状透明容器内に固定されている回転翼(750)が動力を受けて、図7(c)の矢印(704)で示されているように回転する。   In the inner cylindrical transparent container (700) of the hydrogen generator of the present invention, the electrolyte aqueous solution flows in from the electrolyte aqueous solution inlet as shown by the arrow (702) in FIG. As a result, the rotating blade (750) fixed in the inner cylindrical transparent container receives power and rotates as indicated by an arrow (704) in FIG. 7 (c).

すなわち、これによれば、電解質水溶液の供給によって内側筒状透明容器(700)を回転させることができる。したがって、特に、これによれば、内側筒状透明容器を回転させる別個の動力源を用いずに、すなわち比較的単純な構成で、電解質水溶液の供給によって内側筒状透明容器を回転させることができる。   That is, according to this, an inner cylindrical transparent container (700) can be rotated by supply of electrolyte aqueous solution. Therefore, in particular, according to this, the inner cylindrical transparent container can be rotated by supplying the electrolyte aqueous solution without using a separate power source for rotating the inner cylindrical transparent container, that is, with a relatively simple configuration. .

ここで、回転翼の個々の翼の面は、回転翼の回転軸に対して傾斜していてもよい。この場合には、電解質水溶液の供給によって回転翼が受ける動力を調節し、それによって内側筒状透明容器の回転を最適化することができる。また、この場合には、太陽光に対する角度を調節し、それによって回転翼上の光触媒が受ける光を最適化することができる。   Here, the surface of each blade of the rotor blade may be inclined with respect to the rotation axis of the rotor blade. In this case, it is possible to adjust the power received by the rotor blades by supplying the electrolyte aqueous solution, thereby optimizing the rotation of the inner cylindrical transparent container. In this case, the angle with respect to sunlight can be adjusted, and thereby the light received by the photocatalyst on the rotor blade can be optimized.

なお、回転翼は、本発明の水素生成装置で水素の生成が可能である限り、任意の材料で形成することができる。   The rotor blade can be formed of any material as long as hydrogen can be generated by the hydrogen generator of the present invention.

したがって、例えば回転翼は、繊維材料、例えばガラス繊維、炭素繊維、金属繊維等の無機材料の繊維、又はナイロン繊維、アクリル繊維等のポリマー材料の繊維で形成して、表面積を大きくし、それによって触媒の担持を促進することができる。また、回転翼を繊維材料で形成する場合、繊維と繊維との間に微細な隙間ができるようにすることによって、回転翼を通って水素生成室と酸素生成室との間を電解質水溶液が移動できるようにしつつ、水素生成室で生成される水素と酸素生成室で生成される酸素との混合を防ぐことができる。   Thus, for example, a rotor blade is formed of fiber material, for example, fiber of inorganic material such as glass fiber, carbon fiber, metal fiber, or fiber of polymer material such as nylon fiber, acrylic fiber, etc., thereby increasing the surface area. The loading of the catalyst can be promoted. In addition, when the rotor blade is made of a fiber material, the electrolyte aqueous solution moves between the hydrogen generation chamber and the oxygen generation chamber through the rotor blade by forming a fine gap between the fibers. While being possible, mixing of hydrogen produced in the hydrogen production chamber and oxygen produced in the oxygen production chamber can be prevented.

さらに、回転翼は、イオン交換材料、特にイオン交換膜で形成することができ、この場合には、下記に示すように、回転翼を通って水素生成室と酸素生成室との間をイオンが移動することができるようにしつつ、水素生成室で生成される水素と酸素生成室で生成される酸素との混合を防ぐことができる。   Further, the rotor blade can be formed of an ion exchange material, particularly an ion exchange membrane. In this case, as shown below, ions are passed between the hydrogen generation chamber and the oxygen generation chamber through the rotor blade. While being able to move, mixing of hydrogen generated in the hydrogen generation chamber and oxygen generated in the oxygen generation chamber can be prevented.

なお、例えば回転翼を透明材料で形成することは、回転翼自身による光吸収を抑制し、光触媒で利用できる光の割合を大きくするために好ましいことがある。   For example, it may be preferable to form the rotor blade with a transparent material in order to suppress light absorption by the rotor blade itself and increase the proportion of light that can be used in the photocatalyst.

また、内側筒状透明容器(700)の内側は、特に図8で示されているように、回転翼(750)によって、1又は複数の水素生成室(780)と1又は複数の酸素生成室(790)とに仕切られており、内側水素流出口(782)が水素生成室に配置されており、かつ内側酸素流出口(792)が酸素生成室に配置されている。   In addition, as shown in FIG. 8 in particular, the inside of the inner cylindrical transparent container (700) is provided with one or more hydrogen generation chambers (780) and one or more oxygen generation chambers by a rotor blade (750). (790), the inner hydrogen outlet (782) is disposed in the hydrogen generation chamber, and the inner oxygen outlet (792) is disposed in the oxygen generation chamber.

図8で示す態様では、4つの水素生成室(780)と、4つの酸素生成室(790)とが、交互に配置されており、それぞれの水素生成室(780)に1つの内側水素流出口(782)が配置されており、かつそれぞれの酸素生成室(790)に1つの内側酸素流出口(792)が配置されている。しかしながら、水素生成室及び酸素生成室は任意の数にすることができ、これらの室の数は互いに同じでなくてもよい。また、それぞれの水素生成室は、1よりも多くの内側水素流出口を有することもでき、またそれぞれの酸素生成室は、1よりも多くの内側酸素流出口を有することができもできる。   In the embodiment shown in FIG. 8, the four hydrogen generation chambers (780) and the four oxygen generation chambers (790) are alternately arranged, and one inner hydrogen outlet is provided in each hydrogen generation chamber (780). (782) are arranged, and one inner oxygen outlet (792) is arranged in each oxygen generation chamber (790). However, the number of hydrogen generation chambers and oxygen generation chambers can be any number, and the number of these chambers does not have to be the same. Also, each hydrogen generation chamber can have more than one inner hydrogen outlet, and each oxygen generation chamber can have more than one inner oxygen outlet.

ここで、特に図5(a)で示されているように、外側筒状透明容器(600)の外側水素流出口(622)と、内側筒状透明容器(700)の内側水素流出口(782)とは、略同一の半径方向の位置に配置されており、それによって外側筒状透明容器(600)の内側で内側筒状透明容器(700)が回転したときに、外側水素流出口と内側水素流出口とが連通して、内側筒状透明容器の内側から、内側水素流出口及び外側水素流出口を通して、生成した水素を取り出すことができるようにされている。   Here, particularly as shown in FIG. 5 (a), the outer hydrogen outlet (622) of the outer cylindrical transparent container (600) and the inner hydrogen outlet (782) of the inner cylindrical transparent container (700). ) Are arranged at substantially the same radial position, so that when the inner cylindrical transparent container (700) rotates inside the outer cylindrical transparent container (600), the outer hydrogen outlet and the inner The hydrogen outlet is in communication with the inner cylindrical transparent container so that the produced hydrogen can be taken out from the inner hydrogen outlet and the outer hydrogen outlet.

また、同様に、特に図5(b)で示されているように、外側筒状透明容器(600)の外側酸素流出口(624)と、内側筒状透明容器(700)の内側酸素流出口(792)とが、略同一の半径方向の位置に配置されており、それによって外側筒状透明容器(600)の内側で内側筒状透明容器(700)が回転したときに、外側酸素流出口と内側酸素流出口とが連通して、内側筒状透明容器の内側から、内側酸素流出口及び外側酸素流出口を通して、生成した酸素を取り出すことができるようにされている。   Similarly, as shown particularly in FIG. 5B, the outer oxygen outlet (624) of the outer cylindrical transparent container (600) and the inner oxygen outlet of the inner cylindrical transparent container (700). (792) are disposed at substantially the same radial position so that when the inner cylindrical transparent container (700) rotates inside the outer cylindrical transparent container (600), the outer oxygen outlet And the inner oxygen outlet communicate with each other so that the generated oxygen can be taken out from the inner side of the inner cylindrical transparent container through the inner oxygen outlet and the outer oxygen outlet.

〈水素生成機構〉
本発明の水素生成装置では、図8で示すように、回転翼(750)のうちの水素生成室(780)に面する部分には、水素生成光触媒(786)が配置されており、かつ回転翼のうちの酸素生成室(790)に面する部分には、酸素生成光触媒(796)が配置されている。
<Hydrogen production mechanism>
In the hydrogen generator of the present invention, as shown in FIG. 8, a hydrogen generation photocatalyst (786) is disposed in a portion of the rotor blade (750) facing the hydrogen generation chamber (780) and is rotated. An oxygen generation photocatalyst (796) is disposed in a portion of the blade facing the oxygen generation chamber (790).

また、本発明の水素生成装置では、電解質水溶液が、水、還元イオン種、及び還元イオン種が酸化されて生成される酸化イオン種を含有し、これらのイオンは、水素生成室と酸素生成室との間で移動可能である。これらのイオンの移動は、電解質水溶液自体が、対流によって水素生成室と酸素生成室との間で移動可能であることによって達成できる。   Further, in the hydrogen generator of the present invention, the aqueous electrolyte solution contains water, a reduced ionic species, and an oxidized ionic species generated by oxidizing the reduced ionic species, and these ions are separated from the hydrogen generation chamber and the oxygen generation chamber. It is possible to move between. The movement of these ions can be achieved by the fact that the aqueous electrolyte solution itself can move between the hydrogen generation chamber and the oxygen generation chamber by convection.

本発明の水素生成装置では、上記のように、回転翼を、イオン交換材料、特にイオン交換膜で形成することができ、この場合には、還元イオン種、酸化イオン種、及び水素イオンが、イオン交換膜を通って水素生成室と酸素生成室との間を移動可能であることによっても、これらのイオンの移動を促進することができる。   In the hydrogen generator of the present invention, as described above, the rotor blade can be formed of an ion exchange material, particularly an ion exchange membrane. In this case, the reduced ion species, the oxidized ion species, and the hydrogen ions are The movement of these ions can also be promoted by being able to move between the hydrogen generation chamber and the oxygen generation chamber through the ion exchange membrane.

このような本発明の水素生成装置によれば、回転翼上の水素生成光触媒及び酸素生成光触媒が、外側筒状透明容器及び内側筒状透明容器を通して光照射、例えば太陽光照射を受けたときに、図1で示すように、水素生成光触媒の触媒作用によって、水素生成室の電解質水溶液中の水素イオン(H)が還元されて、水素(H)が生成され、かつ水素生成室の電解質水溶液中の還元イオン種(Fe2+)が酸化されて、酸化イオン種(Fe3+)が生成される。 According to the hydrogen generation apparatus of the present invention, when the hydrogen generation photocatalyst and the oxygen generation photocatalyst on the rotor blade are irradiated with light, for example, sunlight, through the outer cylindrical transparent container and the inner cylindrical transparent container. As shown in FIG. 1, hydrogen ions (H + ) in the electrolyte aqueous solution in the hydrogen generation chamber are reduced by the catalytic action of the hydrogen generation photocatalyst to generate hydrogen (H 2 ), and the electrolyte in the hydrogen generation chamber The reduced ionic species (Fe 2+ ) in the aqueous solution are oxidized to produce oxidized ionic species (Fe 3+ ).

また、本発明の水素生成装置では、水素生成光触媒及び酸素生成光触媒が光照射を受けたときに、図1で示すように、酸素生成光触媒の触媒作用によって、酸素生成室の電解質水溶液中の水(HO)が分解及び酸化されて、水素イオン(H)及び酸素(O)が生成され、かつ酸素生成室の電解質水溶液中の酸化イオン種(Fe3+)が還元されて、還元イオン種(Fe2+)が生成される。 Further, in the hydrogen generator of the present invention, when the hydrogen generating photocatalyst and the oxygen generating photocatalyst are irradiated with light, as shown in FIG. (H 2 O) is decomposed and oxidized to generate hydrogen ions (H + ) and oxygen (O 2 ), and oxidized ion species (Fe 3+ ) in the electrolyte aqueous solution in the oxygen generation chamber are reduced to reduce Ionic species (Fe 2+ ) are generated.

ここで、還元イオン種(Fe2+)、酸化イオン種(Fe3+)及び水素イオン(H)は、水素生成室と酸素生成室との間で移動可能である。したがって還元イオン種(Fe2+)及び水素イオン(H)が、酸素生成室から水素生成室に移動し、かつ酸化イオン種(Fe3+)が、水素生成室から酸素生成室に移動することによって反応が継続される。 Here, the reduced ion species (Fe 2+ ), the oxidized ion species (Fe 3+ ), and the hydrogen ions (H + ) can move between the hydrogen generation chamber and the oxygen generation chamber. Accordingly, the reduced ion species (Fe 2+ ) and hydrogen ions (H + ) move from the oxygen generation chamber to the hydrogen generation chamber, and the oxidized ion species (Fe 3+ ) move from the hydrogen generation chamber to the oxygen generation chamber. The reaction continues.

よって、全反応としては、水素生成室において水素が生成され、また酸素生成室において酸素が生成される。   Therefore, as a whole reaction, hydrogen is generated in the hydrogen generation chamber and oxygen is generated in the oxygen generation chamber.

なお、本発明の水素生成装置に関して、電解質水溶液の還元イオン種及び還元イオン種としては、本発明の水素生成装置で水素を製造できる限り、任意の還元イオン種及び還元イオン種の組合せを用いることができる。これらの還元イオン種及び還元イオン種は例えばそれぞれ、Fe2+及びFe3+であってよい。これらの鉄イオンは例えば、硝酸鉄(Fe(NO)、塩化鉄(FeCl)、硫酸鉄(Fe(SO)によって提供することができる。 Regarding the hydrogen generator of the present invention, as the reducing ion species and reducing ion species of the aqueous electrolyte solution, any combination of reducing ion species and reducing ion species can be used as long as hydrogen can be produced by the hydrogen generator of the present invention. Can do. These reducing ion species and reducing ion species may be, for example, Fe 2+ and Fe 3+ , respectively. These iron ions can be provided by, for example, iron nitrate (Fe (NO 3 ) 3 ), iron chloride (FeCl 3 ), or iron sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ).

また、本発明の水素生成装置に関して、水素生成光触媒は、Pt/SrTiO:Rh系、Ru/SrTiO:Rh系、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される光触媒であってよく、酸素生成光触媒は、WO系、BiVO系、BiMoO系、及びそれらの組合せからなる群より選択される光触媒であってよい。 In the hydrogen generation apparatus of the present invention, the hydrogen generation photocatalyst may be a photocatalyst selected from the group consisting of Pt / SrTiO 3 : Rh system, Ru / SrTiO 3 : Rh system, and combinations thereof, and generates oxygen. The photocatalyst may be a photocatalyst selected from the group consisting of WO 3 series, BiVO 4 series, Bi 2 MoO 6 series, and combinations thereof.

《水素製造方法》
本発明の水素製造方法では、本発明の水素生成装置の受光部に光、特に太陽光を照射して水から水素を生成することを含む。
《Hydrogen production method》
The hydrogen production method of the present invention includes generating light from water by irradiating the light receiving unit of the hydrogen generator of the present invention with light, particularly sunlight.

このような本発明の方法によれば、光、特に太陽光をエネルギー源として用いて、効率的に水から水素を生成することができる。   According to such a method of the present invention, it is possible to efficiently generate hydrogen from water using light, particularly sunlight, as an energy source.

100 光
200 従来の水素製造装置
300 従来の水素製造装置
500 本発明の水素生成装置
600 外側筒状透明容器
700 内側筒状透明容器
750 回転翼
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Light 200 Conventional hydrogen production apparatus 300 Conventional hydrogen production apparatus 500 Hydrogen generation apparatus of this invention 600 Outer cylindrical transparent container 700 Inner cylindrical transparent container 750 Rotary blade

Claims (5)

水を水素と酸素とに分解する水素生成装置であって、外側筒状透明容器、及び内側筒状透明容器を有し、かつ下記の(a)〜(l)を満たしている、水素生成装置:
(a)前記内側筒状透明容器が、前記外側筒状透明容器の内側において、前記外側筒状透明容器と同軸で回転可能に収納されており、
(b)前記外側筒状透明容器が、電解質水溶液が流入する電解質水溶液流入口、電解質水溶液が流出する電解質水溶液流出口、生成された水素が流出する外側水素流出口、生成された酸素が流出する外側酸素流出口を有しており、
(c)前記内側筒状透明容器が、前記内側筒状透明容器内に前記内側筒状透明容器と同軸で固定されている回転翼、生成された水素が流出する内側水素流出口、及び生成された酸素が流出する内側酸素流出口を有しており、
(d)前記内側筒状透明容器の内側が、前記回転翼によって、1又は複数の水素生成室と1又は複数の酸素生成室とに仕切られており、前記内側水素流出口が前記水素生成室に配置されており、かつ前記内側酸素流出口が前記酸素生成室に配置されており、
(e)前記電解質水溶液が、前記外側筒状透明容器の前記電解質水溶液流入口から流入し、かつ前記外側筒状透明容器の前記電解質水溶液流出口から流出することによって、前記内側筒状透明容器内に固定されている前記回転翼が動力を受けて、前記内側筒状透明容器が回転するようにされており、
(f)前記外側水素流出口と前記内側水素流出口とが、略同一の半径方向の位置に配置されており、それによって前記外側筒状透明容器の内側で前記内側筒状透明容器が回転したときに、前記外側水素流出口と前記内側水素流出口とが連通して、前記内側筒状透明容器の内側から、前記内側水素流出口及び前記外側水素流出口を通して、生成した水素を取り出すことができ、
(g)前記外側酸素流出口と前記内側酸素流出口とが、略同一の半径方向の位置に配置されており、それによって前記外側筒状透明容器の内側で前記内側筒状透明容器が回転したときに、前記外側酸素流出口と前記内側酸素流出口とが連通して、前記内側筒状透明容器の内側から、前記内側酸素流出口及び前記外側酸素流出口を通して、生成した酸素を取り出すことができ、
(h)前記回転翼のうちの前記水素生成室に面する部分には、水素生成光触媒が配置されており、かつ前記回転翼のうちの前記酸素生成室に面する部分には、酸素生成光触媒が配置されており、
(i)前記電解質水溶液が、水、還元イオン種、及び前記還元イオン種が酸化されて生成される酸化イオン種を含有し、
(j)前記還元イオン種、前記酸化イオン種、及び水素イオンが、前記水素生成室と前記酸素生成室との間で移動可能であり、
(k)前記水素生成室の水素生成光触媒が光照射を受けたときに、前記水素生成光触媒の触媒作用によって、前記電解質水溶液中の水素イオンが還元されて、水素が生成され、かつ前記電解質水溶液中の還元イオン種が酸化されて、酸化イオン種が生成され、かつ
(l)前記酸素生成室の酸素生成光触媒が光照射を受けたときに、前記酸素生成光触媒の触媒作用によって、前記電解質水溶液中の水が分解及び酸化されて、水素イオン及び酸素が生成され、かつ前記電解質水溶液中の前記酸化イオン種が還元されて、前記還元イオン種が生成される。
A hydrogen generator for decomposing water into hydrogen and oxygen, the hydrogen generator having an outer cylindrical transparent container and an inner cylindrical transparent container and satisfying the following (a) to (l) :
(A) The inner cylindrical transparent container is accommodated in the inner side of the outer cylindrical transparent container so as to be rotatable coaxially with the outer cylindrical transparent container;
(B) The outer cylindrical transparent container has an electrolyte aqueous solution inlet into which the electrolyte aqueous solution flows in, an electrolyte aqueous solution outlet through which the electrolyte aqueous solution flows out, an outer hydrogen outlet through which the generated hydrogen flows out, and the generated oxygen flows out. Has an outer oxygen outlet,
(C) The inner cylindrical transparent container has a rotor blade fixed coaxially with the inner cylindrical transparent container in the inner cylindrical transparent container, an inner hydrogen outlet from which the generated hydrogen flows out, and Has an inner oxygen outlet through which oxygen flows out,
(D) The inside of the inner cylindrical transparent container is partitioned into one or a plurality of hydrogen generation chambers and one or a plurality of oxygen generation chambers by the rotor blades, and the inner hydrogen outlet is the hydrogen generation chamber And the inner oxygen outlet is disposed in the oxygen generation chamber,
(E) The electrolyte aqueous solution flows in from the electrolyte aqueous solution inlet of the outer cylindrical transparent container, and flows out of the electrolyte aqueous solution outlet of the outer cylindrical transparent container, so that the inside of the inner cylindrical transparent container The rotating blade fixed to the wing receives power, and the inner cylindrical transparent container is rotated.
(F) The outer hydrogen outlet and the inner hydrogen outlet are arranged at substantially the same radial position, whereby the inner cylindrical transparent container is rotated inside the outer cylindrical transparent container. Sometimes, the outer hydrogen outlet and the inner hydrogen outlet communicate with each other, and the generated hydrogen is taken out from the inner side of the inner cylindrical transparent container through the inner hydrogen outlet and the outer hydrogen outlet. Can
(G) The outer oxygen outlet and the inner oxygen outlet are arranged at substantially the same radial position, whereby the inner cylindrical transparent container is rotated inside the outer cylindrical transparent container. Sometimes, the outer oxygen outlet and the inner oxygen outlet communicate with each other, and the generated oxygen is taken out from the inner side of the inner cylindrical transparent container through the inner oxygen outlet and the outer oxygen outlet. Can
(H) A hydrogen generation photocatalyst is disposed in a portion of the rotor blade facing the hydrogen generation chamber, and an oxygen generation photocatalyst is disposed in a portion of the rotor blade facing the oxygen generation chamber. Is placed,
(I) The aqueous electrolyte solution contains water, a reduced ionic species, and an oxidized ionic species generated by oxidation of the reduced ionic species,
(J) the reducing ion species, the oxidizing ion species, and the hydrogen ions are movable between the hydrogen generation chamber and the oxygen generation chamber;
(K) When the hydrogen generation photocatalyst in the hydrogen generation chamber receives light irradiation, hydrogen ions in the aqueous electrolyte solution are reduced by the catalytic action of the hydrogen generation photocatalyst to generate hydrogen, and the aqueous electrolyte solution (1) When the oxygen generation photocatalyst in the oxygen generation chamber is irradiated with light, the electrolyte aqueous solution is generated by the catalytic action of the oxygen generation photocatalyst. Water therein is decomposed and oxidized to generate hydrogen ions and oxygen, and the oxidized ion species in the aqueous electrolyte solution are reduced to generate the reduced ion species.
前記回転翼が、イオン交換材料で形成されており、かつ前記還元イオン種、前記酸化イオン種、及び水素イオンが、前記イオン交換材料を通って前記水素生成室と前記酸素生成室との間を移動可能である、請求項1に記載の水素生成装置。   The rotor blade is formed of an ion exchange material, and the reduced ion species, the oxidized ion species, and hydrogen ions pass between the hydrogen generation chamber and the oxygen generation chamber through the ion exchange material. The hydrogen generator according to claim 1, which is movable. 前記回転翼の個々の翼の面が、前記回転翼の回転軸に対して傾斜している、請求項1又は2に記載の水素生成装置。   The hydrogen generator according to claim 1 or 2, wherein the surface of each blade of the rotor blade is inclined with respect to the rotation axis of the rotor blade. 前記光照射が太陽光照射である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の水素製造装置。   The hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein the light irradiation is solar light irradiation. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の水素生成装置の水素生成光触媒及び酸素生成光触媒に光を照射して、水から水素を生成することを含む、水素製造方法。   A hydrogen production method comprising irradiating light to the hydrogen generation photocatalyst and the oxygen generation photocatalyst of the hydrogen generation apparatus according to any one of claims 1 to 4 to generate hydrogen from water.
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CN105016299A (en) * 2015-04-16 2015-11-04 江苏师范大学 Reaction device for hydrogen production by using sodium borohydride

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