JP2015063425A - Hydrogen production system using sunlight - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen production system capable of generating hydrogen by using sunlight through irradiating a surface of a photocatalyst with light in a high efficiency.SOLUTION: The hydrogen production system includes: a plurality of lenses 102 for focusing light from the sun 101; a plurality of optical fibers 42 each propagating light focused by each of the plurality of lenses 102; and a hydrogen production apparatus 104 to which each one end of the plurality of optical fibers 42 is connected. The hydrogen production apparatus 104 includes: a water-containing liquid; a photocatalyst; and a plurality of light guide members for emitting light while guiding light made incident into the end part, which are arranged in a vessel. Thereby, it becomes possible to irradiate the photocatalyst with the sunlight, propagated by the optical fibers 42, from the light guide members, and consequently, the water contained in the liquid can be decomposed into hydrogen and oxygen by a photochemical reaction of the photocatalyst, and hydrogen can be produced.

Description

本発明は、太陽光を用いて、水を分解して水素や酸素を製造する技術に関する。   The present invention relates to a technology for producing hydrogen and oxygen by decomposing water using sunlight.

半導体や酸化チタンを光触媒として水を分解し、水素ガスや酸素ガスを発生させる装置が提案されている。   An apparatus that decomposes water using a semiconductor or titanium oxide as a photocatalyst to generate hydrogen gas or oxygen gas has been proposed.

例えば、特許文献1には、相互に接続された金属極および窒化物半導体極を溶媒中に設置し、太陽光などの光エネルギーを窒化物半導体極に吸収させ、金属極または窒化物半導体極の表面において溶媒を分解し、水素ガスや酸素ガスを発生させる技術が開示されている。   For example, in Patent Document 1, a metal electrode and a nitride semiconductor electrode connected to each other are installed in a solvent, light energy such as sunlight is absorbed by the nitride semiconductor electrode, and the metal electrode or the nitride semiconductor electrode A technique for decomposing a solvent on the surface and generating hydrogen gas or oxygen gas is disclosed.

また、特許文献2には、一方が窒化物半導体である陽極および陰極を電気的に接続して水溶液に浸漬し、陽極と陰極の間に電圧を印加し、かつ、窒化物半導体に光を照射して、水素ガスを発生させる技術が開示されている。   In Patent Document 2, an anode and a cathode, one of which is a nitride semiconductor, are electrically connected and immersed in an aqueous solution, a voltage is applied between the anode and the cathode, and light is applied to the nitride semiconductor. Thus, a technique for generating hydrogen gas is disclosed.

特許文献3には、特許文献2と同様の構成により水等を分解する装置であって、窒化物半導体の表面にドット状やロッド状の凸部を形成し、表面の反応効率を向上させる技術が開示されている。   Patent Document 3 is a device that decomposes water and the like with the same configuration as Patent Document 2, and forms a dot-shaped or rod-shaped convex portion on the surface of a nitride semiconductor to improve the reaction efficiency of the surface. Is disclosed.

特開2003−24764号公報JP 2003-24764 A 国際公開第2006/082801号International Publication No. 2006/082801 特開2008−264769号公報JP 2008-264769 A

光触媒に光を照射することによって効率よく水を分解させる場合、光触媒の表面積の面積を大きくするとともに、光触媒の表面全体に光を照射する必要がある。特許文献3に提案されている技術では、窒化物半導体の表面積を広げることは可能であるが、その表面に対して効率よく光を照射する技術は開示されていない。   When water is efficiently decomposed by irradiating the photocatalyst with light, it is necessary to increase the surface area of the photocatalyst and irradiate the entire surface of the photocatalyst with light. With the technique proposed in Patent Document 3, it is possible to increase the surface area of a nitride semiconductor, but a technique for efficiently irradiating light on the surface is not disclosed.

本発明の目的は、太陽光を利用して、高効率に光触媒の表面に光を照射して水素を発生させることのできる水素製造システムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a hydrogen production system capable of generating hydrogen by irradiating light on the surface of a photocatalyst with high efficiency using sunlight.

上記目的を達成するために、本発明では、太陽光を集光する複数のレンズと、複数のレンズが集光した光をそれぞれ伝搬する複数の光ファイバと、複数の光ファイバの一端が接続された水素製造装置とを備えた水素製造システムが提供される。水素製造装置は、容器と、容器内に配置された、水を含む液体、光触媒、および、端部に入射した光を導光しながら出射する複数の導光部材を含む。複数の光ファイバの一端は、複数の導光部材の端部に接続されている。   In order to achieve the above object, in the present invention, a plurality of lenses for condensing sunlight, a plurality of optical fibers for propagating light collected by the plurality of lenses, and one end of the plurality of optical fibers are connected. A hydrogen production system including a hydrogen production apparatus is provided. The hydrogen production apparatus includes a container, a liquid containing water, a photocatalyst, and a plurality of light guide members that emit light while guiding light incident on the end portion. One ends of the plurality of optical fibers are connected to end portions of the plurality of light guide members.

本発明によれば、複数のレンズにより太陽光を集光し、集光した光を光ファイバで伝搬して、導光部材に入射させて導光しながら出射することにより、光触媒に効率よく太陽光を照射することができる。よって、光触媒で水を高効率に分解して水素ガスを製造することができる。   According to the present invention, sunlight is collected by a plurality of lenses, the collected light is propagated through an optical fiber, is incident on a light guide member, and is emitted while being guided. Light can be irradiated. Therefore, hydrogen gas can be produced by efficiently decomposing water with the photocatalyst.

本発明の太陽光を用いた水素製造システムの構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the hydrogen production system using the sunlight of this invention. 図1の水素製造システムを家屋に設置した例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the example which installed the hydrogen production system of FIG. 1 in the house. 第1の実施形態の水素製造装置の全体構成の概略を示すブロック図。The block diagram which shows the outline of the whole structure of the hydrogen production apparatus of 1st Embodiment. (a)〜(c)図1のシステムのレンズ102の形状例を示す説明図。(A)-(c) Explanatory drawing which shows the example of a shape of the lens 102 of the system of FIG. 第1の実施形態の光照射部4の導光板41および光化学電極板(光触媒)3の上部を示す断面図。Sectional drawing which shows the upper part of the light-guide plate 41 and the photochemical electrode plate (photocatalyst) 3 of the light irradiation part 4 of 1st Embodiment. 第1の実施形態の光照射部4の導光板41および光化学電極板3の下部と、通電電極51を示す断面図。Sectional drawing which shows the light guide plate 41 of the light irradiation part 4 of 1st Embodiment, the lower part of the photochemical electrode plate 3, and the electricity supply electrode 51. FIG. 第1の実施形態の光化学電極板4の下部と通電電極51を示す断面図。Sectional drawing which shows the lower part and photoconductive electrode 51 of the photochemical electrode plate 4 of 1st Embodiment. (a)は第1の実施形態の複数の光化学電極板4を搭載した通電電極51の正面図、(b)は、図(a)の通電電極と光照射部4の一部断面図。(A) is a front view of the electricity supply electrode 51 carrying the some photochemical electrode plate 4 of 1st Embodiment, (b) is a partial cross section figure of the electricity supply electrode and light irradiation part 4 of figure (a). (a)〜(e)光化学電極板4の突起32の断面図。(A)-(e) Sectional drawing of the processus | protrusion 32 of the photochemical electrode plate 4. FIG. (a)〜(c)導光板41の表面の凹凸の断面図。(A)-(c) Sectional drawing of the unevenness | corrugation of the surface of the light-guide plate 41. FIG. (a)〜(f)MOCVD法による光化学電極板4の突起32の製造工程を示す断面図。(A)-(f) Sectional drawing which shows the manufacturing process of the processus | protrusion 32 of the photochemical electrode plate 4 by MOCVD method. 光化学電極板4の突起32の電子顕微鏡写真。An electron micrograph of the protrusion 32 of the photochemical electrode plate 4. 光化学電極板4の突起32の断面図。Sectional drawing of the protrusion 32 of the photochemical electrode plate 4. FIG. (a)〜(g)MBE法による光化学電極板4の突起32の製造工程を示す断面図。(A)-(g) Sectional drawing which shows the manufacturing process of the processus | protrusion 32 of the photochemical electrode plate 4 by MBE method. 光化学電極板4に電極パッド40を形成する工程を示す図であり、(a−1)、(b−1)、(c−1)および(e−1)は上面図、(a−2)、(b−2)、(c−2)、(d)および(e−2)は断面図である。It is a figure which shows the process of forming the electrode pad 40 in the photochemical electrode plate 4, (a-1), (b-1), (c-1) and (e-1) are top views, (a-2) , (B-2), (c-2), (d) and (e-2) are sectional views. 第2の実施形態の水素製造装置を示す断面図。Sectional drawing which shows the hydrogen production apparatus of 2nd Embodiment.

本発明の実施形態について図面を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1および図2に示すように、本発明の太陽光を用いた水素製造システムは、太陽101からの光を集光する複数のレンズ102と、複数のレンズ101が集光した光をそれぞれ伝搬する複数の光ファイバ42と、複数の光ファイバ42の一端が接続された水素製造装置104とを備えて構成される。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the hydrogen production system using sunlight of the present invention propagates a plurality of lenses 102 that collect light from the sun 101 and light collected by the plurality of lenses 101, respectively. And a hydrogen production apparatus 104 to which one ends of the plurality of optical fibers 42 are connected.

複数のレンズ102は、図2のように太陽光が照射される場所であって、複数のレンズ102を配置するための面積が確保できる場所、例えば、家屋の屋根やビルの屋上に配置される。水素製造装置103は、占有面積が複数のレンズ102のよりも小さいため、所望の場所に配置できる。光ファイバ42は、レンズ102が集光した光を伝搬して、水素製造装置103まで導く。光ファイバ42は、所望の形状に変形可能であるため、レンズ102から水素製造装置103まで容易に引き回すことができる。また、複数本の光ファイバ42を束ねて、水素製造装置104に接続することができる。   The plurality of lenses 102 is a place where sunlight is irradiated as shown in FIG. 2, and is disposed on a place where an area for arranging the plurality of lenses 102 can be secured, for example, on the roof of a house or on the roof of a building. . Since the hydrogen production apparatus 103 has an area occupied smaller than that of the plurality of lenses 102, it can be arranged at a desired location. The optical fiber 42 propagates the light collected by the lens 102 and guides it to the hydrogen production apparatus 103. Since the optical fiber 42 can be deformed into a desired shape, it can be easily routed from the lens 102 to the hydrogen production apparatus 103. Further, a plurality of optical fibers 42 can be bundled and connected to the hydrogen production apparatus 104.

図3に示すように、水素製造装置104は、容器2と、容器2内に配置された、水を含む液体1、光触媒3、および、端部に入射した光を導光しながら出射する複数の導光部材4を含む。複数の光ファイバ42の一端は、複数の導光部材4の端部に接続されている。これにより、光ファイバ42が伝搬してきた太陽光を、導光部材4から光触媒3に向けて照射することができるため、光触媒の光化学反応により、液体1に含まれる水を水素と酸素に分解し、水素を製造することができる。   As shown in FIG. 3, the hydrogen production apparatus 104 emits a container 2, a liquid 1 containing water, a photocatalyst 3, and a plurality of light that are emitted from the light incident on the end portion while being guided in the container 2. The light guide member 4 is included. One ends of the plurality of optical fibers 42 are connected to end portions of the plurality of light guide members 4. Thereby, since the sunlight which the optical fiber 42 propagated can be irradiated toward the photocatalyst 3 from the light guide member 4, the water contained in the liquid 1 is decomposed into hydrogen and oxygen by the photochemical reaction of the photocatalyst. Hydrogen can be produced.

家屋の屋根やビルの屋上には、多数のレンズ102を配置可能であるため、太陽光を効率よく集光して、水素製造装置内の光触媒3に照射することができる。よって、高効率で水素を製造することができる。複数のレンズ102は、光入射面を上面に向けて配列して配置することが可能である。これにより、限られた面積であっても多くのレンズ102を配置することができる。   Since a large number of lenses 102 can be arranged on the roof of a house or the roof of a building, sunlight can be efficiently collected and irradiated onto the photocatalyst 3 in the hydrogen production apparatus. Therefore, hydrogen can be produced with high efficiency. The plurality of lenses 102 can be arranged with the light incident surfaces facing the upper surface. Thereby, a large number of lenses 102 can be arranged even in a limited area.

図4のように、複数のレンズ102と光ファイバ42との間には、導光棒103を配置することが可能である。導光棒103を、予め複数のレンズ102に固定しておくことにより、光ファイバ42を導光棒103の端部に接続すればよいため、光ファイバ42とレンズ102との接続が容易になる。   As shown in FIG. 4, the light guide rod 103 can be disposed between the plurality of lenses 102 and the optical fiber 42. By fixing the light guide rod 103 to the plurality of lenses 102 in advance, the optical fiber 42 only needs to be connected to the end of the light guide rod 103, so that the connection between the optical fiber 42 and the lens 102 is facilitated. .

なお、レンズ102の形状は、上面が凸レンズであって、移動していく太陽からの光を長時間にわたって、所定の位置に集光できる形状であれば、どのような形状であってもよい。例えば、図4(a)、(b)のように、上面が略球面であり、下面が、下に向かって凸の、略円錐台形状のものを用いることができる。また、図4(c)のように、球状のレンズをレンズ102として用いることもできる。光ファイバ103の端面、または、導光棒103を用いる場合は導光棒103の端面をレンズ102の集光位置に配置することにより、レンズ102が集光した光を光ファイバ103または導光棒103で伝搬することができる。導光棒103は、円柱形状や角柱形状のものを用いることができる。   The shape of the lens 102 may be any shape as long as the top surface is a convex lens and the light from the moving sun can be collected at a predetermined position for a long time. For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, a substantially truncated cone shape having a substantially spherical upper surface and a lower surface convex downward can be used. In addition, a spherical lens can be used as the lens 102 as shown in FIG. When the end face of the optical fiber 103 or the end face of the light guide bar 103 is used, the end face of the light guide bar 103 is disposed at the condensing position of the lens 102 so that the light collected by the lens 102 is reflected by the optical fiber 103 or the light guide bar. 103 can be propagated. The light guide rod 103 can be cylindrical or prismatic.

以下、水素製造装置104について、詳しく説明する。   Hereinafter, the hydrogen production apparatus 104 will be described in detail.

<第1の実施形態>
第1の実施形態の水素製造装置104は、図5のように、光触媒3の層31が少なくとも片面に配置された光化学電極板(以下、光化学電極板3と呼ぶ)を複数枚、図3のように容器2内に配置した構造である。複数の光化学電極板3は、光触媒層31が対向するように容器2内に間隙をあけて配列される。導光部材4は板状であり、対向して配列された光化学電極板3の間隙にそれぞれ配置され、光化学電極板3の表面に向かって光を照射する。導光部材4と光化学電極板3との間には、水を含む液体1が配置される空間がある。
<First Embodiment>
As shown in FIG. 5, the hydrogen production apparatus 104 of the first embodiment includes a plurality of photochemical electrode plates (hereinafter referred to as photochemical electrode plates 3) in which the layer 31 of the photocatalyst 3 is disposed on at least one side, Thus, the structure is arranged in the container 2. The plurality of photochemical electrode plates 3 are arranged with a gap in the container 2 so that the photocatalytic layers 31 face each other. The light guide member 4 has a plate shape, and is disposed in the gap between the photochemical electrode plates 3 arranged in opposition to each other, and irradiates light toward the surface of the photochemical electrode plate 3. Between the light guide member 4 and the photochemical electrode plate 3, there is a space in which the liquid 1 containing water is disposed.

容器2は、水を含む液体1を供給する供給口14と、光化学電極板3が水を分解して生成したガスを取り出すガス取り出し口6とを備える。   The container 2 includes a supply port 14 for supplying the liquid 1 containing water, and a gas extraction port 6 for taking out a gas generated by the photochemical electrode plate 3 decomposing water.

本発明では、複数の光化学電極板3を光触媒層31が対向するように間隙をあけて配置したことにより、多数の光化学電極板3を小さな容積に配置することができる。また、配列された光化学電極板3の間に導光部材4を配置することにより、光化学電極板3の表面が導光部材4に対して他の光化学電極板の影にならず、光化学電極板3の表面全体が光照射を受けることができる。光化学電極板3と導光部材4との間の空間5には水が存在するため、光化学電極板3の光触媒層31は、光化学反応により水を分解し、ガスを発生させることができる。よって、本発明のガス発生装置は、設置した場合に占有面積が小さく、高効率に光化学電極の表面に光を照射して光化学反応によりガスを発生することができる。   In the present invention, a plurality of photochemical electrode plates 3 can be arranged in a small volume by arranging a plurality of photochemical electrode plates 3 with a gap so that the photocatalytic layers 31 face each other. Further, by arranging the light guide member 4 between the arranged photochemical electrode plates 3, the surface of the photochemical electrode plate 3 does not become a shadow of another photochemical electrode plate with respect to the light guide member 4, and the photochemical electrode plate The entire surface of 3 can be irradiated with light. Since water exists in the space 5 between the photochemical electrode plate 3 and the light guide member 4, the photocatalytic layer 31 of the photochemical electrode plate 3 can decompose water by photochemical reaction and generate gas. Therefore, when installed, the gas generator of the present invention has a small occupation area, and can irradiate light onto the surface of the photochemical electrode with high efficiency to generate gas by a photochemical reaction.

導光部材4としては、図5のように端部に入射した光を伝搬しながら順次出射していく導光板41を用いることができる。   As the light guide member 4, a light guide plate 41 that sequentially emits light incident on the end as shown in FIG. 5 can be used.

導光板41の端部には、図5のように光ファイバ42の一端を接続する。光ファイバ42は、他端が容器2の外部に引き出され、レンズ102が集光した太陽光を導光板41まで導いて、導光板41に入射させる。   One end of the optical fiber 42 is connected to the end of the light guide plate 41 as shown in FIG. The other end of the optical fiber 42 is drawn out of the container 2, and the sunlight collected by the lens 102 is guided to the light guide plate 41 and is incident on the light guide plate 41.

光ファイバ42は、図1、図3のように束ねられて、容器2の光ファイバ42用フランジ21から容器2内を引き込まれ、それぞれの導光板41まで引き回されている。光ファイバ42を用いることにより、容器2内に多数の導光板41が配列されていても、それぞれの導光板41に光ファイバ42を1本以上接続して、導光板41に光を入射させることができる。なお、1枚の導光板41に複数の光ファイバ42を接続して、複数の光ファイバ42から1枚の導光板に光を入射させる構造とすることも可能である。これにより、導光板41から強度の大きな光を出射させることが可能になる。また、大面積の導光板41を用いることが可能になる。   The optical fibers 42 are bundled as shown in FIGS. 1 and 3, drawn into the container 2 from the optical fiber 42 flange 21 of the container 2, and routed to the respective light guide plates 41. By using the optical fiber 42, even if a large number of light guide plates 41 are arranged in the container 2, one or more optical fibers 42 are connected to each light guide plate 41 so that light enters the light guide plate 41. Can do. It is also possible to have a structure in which a plurality of optical fibers 42 are connected to one light guide plate 41 so that light is incident on one light guide plate from the plurality of optical fibers 42. Accordingly, it is possible to emit light having a high intensity from the light guide plate 41. In addition, a large-area light guide plate 41 can be used.

また、導光板41の表面には、内部を伝搬する光を拡散させながら出射する凹凸構造43が形成されていることが望ましい。これにより、導光板41から出射される光が拡散光になるため、光触媒層31に照射される光強度のムラを低減することができる。   Moreover, it is desirable that the surface of the light guide plate 41 is formed with a concavo-convex structure 43 that emits light while diffusing light propagating therethrough. Thereby, since the light radiate | emitted from the light-guide plate 41 turns into diffused light, the nonuniformity of the light intensity irradiated to the photocatalyst layer 31 can be reduced.

次に、光化学電極板3について説明する。光化学電極板3の光触媒層31としては、窒化物半導体層33を用いることができる。窒化物半導体層33は、表面に複数の突起32を備えることが、表面積を大きくできるため好ましい。また、窒化物半導体層33は、単結晶であり、複数の突起32は、単結晶の窒化物半導体層33の上にエピタキシャル成長した単結晶突起であることが好ましい。単結晶の窒化物半導体層33および単結晶の突起32を用いることにより、光化学反応の効率を向上させることができるためである。   Next, the photochemical electrode plate 3 will be described. A nitride semiconductor layer 33 can be used as the photocatalytic layer 31 of the photochemical electrode plate 3. The nitride semiconductor layer 33 is preferably provided with a plurality of protrusions 32 on the surface because the surface area can be increased. The nitride semiconductor layer 33 is preferably a single crystal, and the plurality of protrusions 32 are preferably single crystal protrusions epitaxially grown on the single crystal nitride semiconductor layer 33. This is because the use of the single crystal nitride semiconductor layer 33 and the single crystal protrusions 32 can improve the efficiency of the photochemical reaction.

単結晶の窒化物半導体層33のキャリア濃度は、突起32のキャリア濃度よりも高いことが好ましい。これにより、突起32や窒化物半導体層33の表面が光を吸収することにより生じた電子および正孔の一方は、キャリア濃度が高い窒化物半導体層33を低抵抗で流れることができ、後述する金属電極7(図3参照)に低損失で到達することができる。金属電極7に到達した電子または正孔により、金属電極7において水の分解反応を生じさせる。   The carrier concentration of the single crystal nitride semiconductor layer 33 is preferably higher than the carrier concentration of the protrusions 32. As a result, one of electrons and holes generated when the protrusions 32 and the surface of the nitride semiconductor layer 33 absorb light can flow through the nitride semiconductor layer 33 having a high carrier concentration with low resistance, which will be described later. The metal electrode 7 (see FIG. 3) can be reached with low loss. The decomposition reaction of water is caused in the metal electrode 7 by the electrons or holes that have reached the metal electrode 7.

光化学電極板3は、図6、図7、図8のように、支持台を兼ねた通電電極51に搭載されている。光化学電極板3の窒化物半導体層33の一部には、電極パッド40が配置されており、電極パッド40の配置された部分を、通電電極51に設けられたクランプ電極141で挟むことにより、光化学電極板3は通電電極51に固定され、同時に電気的に接続されている。突起32や窒化物半導体層33において生じた電子または正孔は、上述のように窒化物半導体層33を流れた後、電極パッド40、クランプ電極141および通電電極51を流れる。そして、通電電極51に接続されている導線8をながれて、金属電極板7に到達する。   As shown in FIGS. 6, 7, and 8, the photochemical electrode plate 3 is mounted on a current-carrying electrode 51 that also serves as a support. An electrode pad 40 is disposed on a part of the nitride semiconductor layer 33 of the photochemical electrode plate 3, and the portion where the electrode pad 40 is disposed is sandwiched between clamp electrodes 141 provided on the energizing electrode 51. The photochemical electrode plate 3 is fixed to the energizing electrode 51 and is electrically connected at the same time. Electrons or holes generated in the protrusions 32 and the nitride semiconductor layer 33 flow through the nitride semiconductor layer 33 as described above, and then flow through the electrode pad 40, the clamp electrode 141, and the conducting electrode 51. Then, the conductor 8 connected to the energizing electrode 51 is cut off and reaches the metal electrode plate 7.

また、図8(a),(b)のように、多段構造の通電電極51を用いることにより、例えばウエハーサイズのように容器2の高さと比較して径の小さな光化学電極板3を複数並べて同一面内に配置し、1つの大面積の光化学電極板3を構成することが可能になる。   Also, as shown in FIGS. 8A and 8B, by using a multistage energizing electrode 51, a plurality of photochemical electrode plates 3 having a smaller diameter than the height of the container 2 are arranged side by side, for example, the wafer size. It becomes possible to constitute one photochemical electrode plate 3 having a large area by being arranged in the same plane.

なお、図8(b)のように、光化学電極板3が両面に光触媒層31を備えている場合には、光化学電極板3の両側に導光部材4を配置することが可能である。   As shown in FIG. 8B, when the photochemical electrode plate 3 includes the photocatalyst layer 31 on both surfaces, the light guide members 4 can be disposed on both sides of the photochemical electrode plate 3.

また、複数の光化学電極板3の窒化物半導体層33や突起32の表面は、一部がGaNで形成され、他の一部は、InGaNで形成されている構成にすることも可能である。GaNは紫外光を、InGaNは可視光を吸収するため、窒化物半導体層33や突起32が、GaNとInGaNの領域を含むことにより、幅広い波長の光を光化学反応に利用することができる。また、InGaNにAlを添加して、AlInGaNとして用いることも可能である。Alを添加することにより、吸収波長が短波長側にシフトさせることができるため、光源の波長に合わせて光触媒層31の吸収波長の制御をすることができる。   The nitride semiconductor layers 33 and the protrusions 32 of the plurality of photochemical electrode plates 3 may have a surface partly formed of GaN and the other part formed of InGaN. Since GaN absorbs ultraviolet light and InGaN absorbs visible light, the nitride semiconductor layer 33 and the protrusion 32 include regions of GaN and InGaN, so that light having a wide wavelength can be used for the photochemical reaction. It is also possible to add Al to InGaN and use it as AlInGaN. By adding Al, the absorption wavelength can be shifted to the short wavelength side, so that the absorption wavelength of the photocatalyst layer 31 can be controlled in accordance with the wavelength of the light source.

つぎに、容器2の構造について説明する。図3に示すように、容器2は、仕切り壁9により第1室11と第2室12に仕切られた構成にすることが可能である。第1室11と第2室12には、いずれも水を含む液体1が貯えられる。光化学電極板3と導光部材4とガス取り出し口6は、第1室11に配置される。第2室には、金属電極7が配置される。光化学電極板3と金属電極7とは導線8により接続される。   Next, the structure of the container 2 will be described. As shown in FIG. 3, the container 2 can be divided into a first chamber 11 and a second chamber 12 by a partition wall 9. In both the first chamber 11 and the second chamber 12, the liquid 1 containing water is stored. The photochemical electrode plate 3, the light guide member 4, and the gas outlet 6 are disposed in the first chamber 11. A metal electrode 7 is disposed in the second chamber. The photochemical electrode plate 3 and the metal electrode 7 are connected by a conductive wire 8.

光化学電極板3の窒化物半導体層33および突起32が光を吸収して生成した正孔および電子の一方は、窒化物半導体層33および突起32の表面で、水の分解に用いられ、他の一方は、導線8を通って金属電極8に到達し、金属電極8の表面で水の分解に用いられる。よって、容器2を第1室11と第2室12に仕切った構造にすることにより、第1室11と第2室12とで異なるガスが発生する。第2室12には、第2室12で発生したガスを取り出す第2のガス取り出し口13が備えられている。これにより、第1室11および第2室12から酸素および水素をそれぞれ別々に取り出すことができるため、取り出し後に分離する必要がないというメリットがある。   One of holes and electrons generated by absorption of light by the nitride semiconductor layer 33 and the protrusions 32 of the photochemical electrode plate 3 is used for the decomposition of water on the surfaces of the nitride semiconductor layer 33 and the protrusions 32, and the other One reaches the metal electrode 8 through the conductor 8 and is used for water decomposition on the surface of the metal electrode 8. Therefore, by having a structure in which the container 2 is partitioned into the first chamber 11 and the second chamber 12, different gases are generated in the first chamber 11 and the second chamber 12. The second chamber 12 is provided with a second gas outlet 13 for extracting the gas generated in the second chamber 12. Thereby, since oxygen and hydrogen can be separately taken out from the first chamber 11 and the second chamber 12, respectively, there is an advantage that it is not necessary to separate them after taking out.

第1の実施形態の水素製造装置についてさらに詳しく説明する。   The hydrogen production apparatus according to the first embodiment will be described in more detail.

以下、光触媒層31として、n型の窒化物半導体層33を用いる例について説明する。n型の窒化物半導体層33を光触媒層31として用いた場合、光化学電極板3が陽極となって、酸素ガスを生成し、金属電極7が陰極となり水素ガスを生成する。よって、第1室11のガス取り出し口6からは酸素ガスが、第2室12のガス取り出し口13から陰極室には水素ガスが取り出される。   Hereinafter, an example in which the n-type nitride semiconductor layer 33 is used as the photocatalytic layer 31 will be described. When the n-type nitride semiconductor layer 33 is used as the photocatalytic layer 31, the photochemical electrode plate 3 serves as an anode to generate oxygen gas, and the metal electrode 7 serves as a cathode to generate hydrogen gas. Therefore, oxygen gas is extracted from the gas outlet 6 of the first chamber 11, and hydrogen gas is extracted from the gas outlet 13 of the second chamber 12 to the cathode chamber.

また第1室11および第2室12には、水を含む液体1の給水口14,15及び排水口16、17が設けられており、必要に応じて給水あるいは排水ができる。容器2は、例えば塩化ビニル樹脂製のものを用いる。仕切り壁9は、壁であっても、イオン透過膜でも良い。   In addition, the first chamber 11 and the second chamber 12 are provided with water supply ports 14 and 15 and drain ports 16 and 17 for the liquid 1 containing water, and can supply or drain water as necessary. The container 2 is made of, for example, a vinyl chloride resin. The partition wall 9 may be a wall or an ion permeable membrane.

金属電極7は、例えば白金、金、パラジウムなどの金属を用いる。   For the metal electrode 7, for example, a metal such as platinum, gold, or palladium is used.

光化学電極板3の窒化物半導体層33としては、GaN単結晶層またはGaN単結晶層にIn1-xGaN(0≦x≦1)単結晶層が積層されたものを用いる。窒化物半導体層33は、導光部材4から照射された光のうち、バンドギャップより大きなエネルギーの光を吸収し、電子正孔対を生成する。正孔は、n型の窒化物半導体層33の表面に移動し、電子は、導線8を通じて金属電極7に移動する。酸化還元反応により水が分解され、窒化物半導体層33の表面からは酸素ガスが、金属電極7の表面からは水素ガスが発生する。 As the nitride semiconductor layer 33 of the photochemical electrode plate 3, a GaN single crystal layer or a GaN single crystal layer laminated with an In 1-x Ga x N (0 ≦ x ≦ 1) single crystal layer is used. The nitride semiconductor layer 33 absorbs light having an energy larger than the band gap among the light irradiated from the light guide member 4, and generates electron-hole pairs. The holes move to the surface of the n-type nitride semiconductor layer 33, and the electrons move to the metal electrode 7 through the conductive wire 8. Water is decomposed by the oxidation-reduction reaction, and oxygen gas is generated from the surface of the nitride semiconductor layer 33 and hydrogen gas is generated from the surface of the metal electrode 7.

窒化物半導体層33の表面は、上述のように複数の突起32を備えることが表面積を増大させることができるため好ましい。突起32の形状としては、図9(a)〜(e)のように先端がとがったロッド状のものや、多角錐状のものが比較的容易に形成できる。突起の周期は、数百nm〜数十μm、突起の直径は、数十nm〜数μm程度にすることができる。突起32の材質は、GaN単結晶、In1-xGaN(0≦x≦1)単結晶、または、AlInGa1-x-yN(0≦x≦1,0≦y≦1,x+y≦1)単結晶にすることができる。また、図9(e)のように、GaNの突起32の先端部にのみIn1-xGaN(0≦x≦1)層を形成することもできる。 The surface of the nitride semiconductor layer 33 is preferably provided with a plurality of protrusions 32 as described above because the surface area can be increased. As the shape of the protrusion 32, a rod-like shape with a sharp tip as shown in FIGS. 9A to 9E and a polygonal pyramid shape can be formed relatively easily. The period of the protrusions can be several hundred nm to several tens of μm, and the diameter of the protrusions can be about several tens of nm to several μm. The material of the protrusion 32 is GaN single crystal, In 1-x Ga x N (0 ≦ x ≦ 1) single crystal, or Al x In y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y). ≦ 1, x + y ≦ 1) A single crystal can be formed. Further, as shown in FIG. 9E, an In 1-x Ga x N (0 ≦ x ≦ 1) layer can be formed only at the tip of the GaN protrusion 32.

具体的には、図9(a)の構造は、サファイア基板30上にn型GaN膜(33)を形成し、その上にGaNの突起32が形成されている。図9(b)の構造は、サファイア基板30上にn型GaN膜(33)を形成し、その上にInGaNの突起32が形成されている。図9(c)の構造は、サファイア基板30上にn型GaN膜(33)及びn型InGaN膜133を形成し、その上にInGaNの突起32が形成されている。図9(d)の構造は、サファイア基板30上にn型GaN膜(33)を形成し、その上にGaNの突起32が形成され、GaNの突起32の外周部にInGaN層132が形成されている。図9(e)の構造は、サファイア基板30上にn型GaN膜(33)を形成し、その上にGaNの突起32が形成され、GaNの突起32の先端部にInGaN層132が形成されている。   Specifically, in the structure of FIG. 9A, an n-type GaN film (33) is formed on a sapphire substrate 30, and a GaN protrusion 32 is formed thereon. In the structure of FIG. 9B, an n-type GaN film (33) is formed on a sapphire substrate 30, and an InGaN protrusion 32 is formed thereon. In the structure of FIG. 9C, an n-type GaN film (33) and an n-type InGaN film 133 are formed on a sapphire substrate 30, and an InGaN protrusion 32 is formed thereon. 9D, an n-type GaN film (33) is formed on a sapphire substrate 30, a GaN protrusion 32 is formed thereon, and an InGaN layer 132 is formed on the outer periphery of the GaN protrusion 32. ing. In the structure of FIG. 9E, an n-type GaN film (33) is formed on a sapphire substrate 30, a GaN protrusion 32 is formed thereon, and an InGaN layer 132 is formed at the tip of the GaN protrusion 32. ing.

導光板41としては、アクリル樹脂を用いることができる。その他の光透過性の高い樹脂、サファイア、石英、等を導光板41として用いることもできる。導光板41は、光を伝搬しながら、表面から順次出射していく微細な凹凸構造43等の光取り出し構造を備えている。   As the light guide plate 41, an acrylic resin can be used. Other light-transmitting resins, sapphire, quartz, and the like can also be used as the light guide plate 41. The light guide plate 41 includes a light extraction structure such as a fine uneven structure 43 that sequentially emits light from the surface while propagating light.

導光板41の端部と光ファイバ41の接続部には、コネクター接続等の公知技術を用いることができる。なお、光ファイバ41の端面と導光板41の端部との間隙のエアギャップによる光損失を低減するため、ゲル状のマッチングオイル(シリコーン樹脂)21を間隙に挿入すること好ましい。   A known technique such as connector connection can be used for the end portion of the light guide plate 41 and the connection portion of the optical fiber 41. In order to reduce light loss due to an air gap between the end face of the optical fiber 41 and the end portion of the light guide plate 41, it is preferable to insert a gel-like matching oil (silicone resin) 21 into the gap.

導光板41の表面には、内部を伝搬する光を拡散させながら順次出射するための微細な凹凸構造43が形成されている。凹凸構造43の具体的な形状としては、図10(a)〜(c)のように、半球状、直方体状、錐状等、どのような形状であってもよいが、光の取り出し効率を向上させるために、導光板41の主平面に平行な面ができるだけ少なくなるような形状および密度であることが好ましい。寸法は、凹凸構造43の凸部の底面の径が1μm以上500μm以下であり、好ましくは5μm以上50μm以下である。   A fine concavo-convex structure 43 is formed on the surface of the light guide plate 41 for sequentially emitting light propagating through the inside while diffusing. The specific shape of the concavo-convex structure 43 may be any shape, such as a hemispherical shape, a rectangular parallelepiped shape, or a cone shape as shown in FIGS. In order to improve, the shape and density are preferably such that the number of surfaces parallel to the main plane of the light guide plate 41 is as small as possible. Regarding the dimensions, the diameter of the bottom surface of the convex portion of the concavo-convex structure 43 is 1 μm or more and 500 μm or less, preferably 5 μm or more and 50 μm or less.

本実施形態の水素製造装置において、光化学電極板3の間隔Lは、例えば5mm、凹凸構造を備えた導光板41の厚さtを3mmとすることができる。これにより、導光板41と光化学電極板3との空間5の厚さは、1mm弱となり、導光板41と光化学電極板3が近接しているため、導光板41の出射光をほとんど減衰させずに光化学電極板3に照射することができる。   In the hydrogen production apparatus of the present embodiment, the interval L between the photochemical electrode plates 3 can be set to 5 mm, for example, and the thickness t of the light guide plate 41 having the concavo-convex structure can be set to 3 mm. As a result, the thickness of the space 5 between the light guide plate 41 and the photochemical electrode plate 3 is less than 1 mm, and the light guide plate 41 and the photochemical electrode plate 3 are close to each other, so that light emitted from the light guide plate 41 is hardly attenuated. The photochemical electrode plate 3 can be irradiated.

水を含む液体1としては、水でも良いが、酸化還元反応を促進させ、水分解生成を効率的に実施するため、若干酸性またはアルカリ性にすることが好ましい。また、水を含む液体1を電解液として、pH5〜8の範囲にすることにより、窒化物半導体層33の溶液への溶解が防止できる。液体1をアルカリ性にする場合、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムの水溶液を液体1として用いる、酸性にする場合、硫酸、塩酸の水溶液を液体1として用いる。その他、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムなどの水溶液を液体1として用いることができる。濃度としては、たとえば1mol/L程度あるいはそれ以下で良い。   The liquid 1 containing water may be water, but is preferably slightly acidic or alkaline in order to promote the oxidation-reduction reaction and efficiently carry out water decomposition. Moreover, dissolution of the nitride semiconductor layer 33 in the solution can be prevented by using the liquid 1 containing water as the electrolytic solution in the pH range of 5-8. When the liquid 1 is made alkaline, an aqueous solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide is used as the liquid 1, and when it is made acidic, an aqueous solution of sulfuric acid or hydrochloric acid is used as the liquid 1. In addition, an aqueous solution of sodium sulfate, sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, or the like can be used as the liquid 1. The concentration may be about 1 mol / L or less, for example.

本発明の図3の水素製造装置の動作について説明する。排水口16,17を閉じ、給水口14,15から水を含む液体1を容器2の第1室11および第2室12に供給する。光ファイバ42から太陽光が第1室11の導光板41に入射すると、光は導光板41を伝搬しながら、導光板41の表面から拡散出射され、対向している光化学電極板3の表面の窒化物半導体層33および突起32に照射される。窒化物半導体層33は、導光部材4から照射された光のうち、バンドギャップより大きなエネルギーの光を吸収し、電子正孔対を生成する。正孔は、n型の窒化物半導体層33の表面に移動し、水を分解して酸素ガスを発生させる。電子は、窒化物半導体層33、電極パッド40、クランプ電極141および支持台兼通電電極51を流れて導線8に到達し、導線8を通じて第2室12金属電極7に移動する。金属電極7の表面で水を分解して水素ガスが発生させる。酸素ガスは、第1室11のガス取り出し口6から取り出される。水素ガスは、第2室12のガス取り出し口13から取り出される。   The operation of the hydrogen production apparatus of FIG. 3 of the present invention will be described. The drain ports 16 and 17 are closed, and the liquid 1 containing water is supplied from the water supply ports 14 and 15 to the first chamber 11 and the second chamber 12 of the container 2. When sunlight enters the light guide plate 41 of the first chamber 11 from the optical fiber 42, the light is diffused and emitted from the surface of the light guide plate 41 while propagating through the light guide plate 41, and on the surface of the opposing photochemical electrode plate 3. The nitride semiconductor layer 33 and the protrusion 32 are irradiated. The nitride semiconductor layer 33 absorbs light having an energy larger than the band gap among the light irradiated from the light guide member 4, and generates electron-hole pairs. The holes move to the surface of the n-type nitride semiconductor layer 33 and decompose water to generate oxygen gas. The electrons flow through the nitride semiconductor layer 33, the electrode pad 40, the clamp electrode 141, and the support / current-carrying electrode 51, reach the conductor 8, and move to the second chamber 12 metal electrode 7 through the conductor 8. Water is decomposed on the surface of the metal electrode 7 to generate hydrogen gas. Oxygen gas is taken out from the gas outlet 6 of the first chamber 11. Hydrogen gas is taken out from the gas outlet 13 of the second chamber 12.

本発明では、多数の光化学電極板3を容器2内に配置して、それぞれに太陽光を照射することができるため、効率よく水素ガスおよび酸素ガスを製造することができる。   In this invention, since many photochemical electrode plates 3 can be arrange | positioned in the container 2 and each can be irradiated with sunlight, hydrogen gas and oxygen gas can be manufactured efficiently.

ここで、光化学電極板3の製造方法の一例について説明する。   Here, an example of the manufacturing method of the photochemical electrode plate 3 will be described.

まず、マスクを利用した選択成長法によりナノロッド形状の突起32を窒化物半導体層33状に成長させる。図9(a)〜(e)の突起32のうち、図9(a)〜(c)の突起32は、MOCVD法またはMBE法のいずれの方法でも形成できる。図9(d)の突起32は、MOCVD法により形成できる、図9(e)の突起32は、MBE法によって形成できる。   First, the nanorod-shaped protrusion 32 is grown into the nitride semiconductor layer 33 by a selective growth method using a mask. Of the protrusions 32 in FIGS. 9A to 9E, the protrusions 32 in FIGS. 9A to 9C can be formed by either the MOCVD method or the MBE method. The protrusion 32 in FIG. 9D can be formed by the MOCVD method, and the protrusion 32 in FIG. 9E can be formed by the MBE method.

サファイア基板30上にMOCVD法により、図9(a)、(d)の突起32を成長させる具体例を、図11を用いて以下に説明する。ただし、図9(a),(d)には、先端がとがったロッド状の突起32を例として図示しているが、成長させる突起32はロッド部分がなく六角錐形状である。   A specific example in which the protrusions 32 of FIGS. 9A and 9D are grown on the sapphire substrate 30 by MOCVD will be described below with reference to FIG. However, in FIGS. 9A and 9D, a rod-like protrusion 32 with a sharp tip is shown as an example, but the protrusion 32 to be grown has a hexagonal pyramid shape without a rod portion.

まず、ウエハ状のサファイア基板30(図11(a))をMOCVD装置に投入後、水素雰囲気中で1000℃のサーマルクリーニングを10分間行う。温度500℃の下、トリメチルガリウム(TMG):10.4μmol/min、NH:3.3LM(LMは標準状態におけるl/minのことである)で3分間供給して、バッファ層としてのGaN層を低温成長させる。この低温バッファ層を30秒間1000℃で加熱して結晶化する。温度1000℃の下、TMG:45μmol/min、NH:4.4LMで60分間供給し、下地のGaN層を成長させる。膜厚は約3μmである。温度1000℃の下、TMG:45μmol/min、SiH:2.7×10−9μmol/min、NH:4.4LMで60分間供給し、Siドープのn型GaNテンプレート層(33)を成長させる(図11(b))。GaNテンプレート層(33)の膜厚は約3μm、キャリア濃度は約5×1018cm−3である。 First, a wafer-like sapphire substrate 30 (FIG. 11A) is put into an MOCVD apparatus, and then thermal cleaning is performed at 1000 ° C. for 10 minutes in a hydrogen atmosphere. GaN as a buffer layer was supplied at a temperature of 500 ° C. with trimethylgallium (TMG): 10.4 μmol / min, NH 3 : 3.3LM (LM is l / min in the standard state) for 3 minutes. The layer is grown at a low temperature. The low-temperature buffer layer is crystallized by heating at 1000 ° C. for 30 seconds. Under a temperature of 1000 ° C., TMG: 45 μmol / min and NH 3 : 4.4LM are supplied for 60 minutes to grow the underlying GaN layer. The film thickness is about 3 μm. Under a temperature of 1000 ° C., TMG: 45 μmol / min, SiH 4 : 2.7 × 10 −9 μmol / min, NH 3 : 4.4LM are supplied for 60 minutes, and a Si-doped n-type GaN template layer (33) is provided. Grow (FIG. 11 (b)). The GaN template layer (33) has a thickness of about 3 μm and a carrier concentration of about 5 × 10 18 cm −3 .

次にGaNテンプレート層(33)上に、マスク層81としてSiO膜をスパッタ法にて形成する(図11(c))。膜厚は0.5μmとした。その後、マスク層81上に、レジストパターンを形成する。レジストパターンには円形の開口部を形成する。開口部の径は、例えば1μmとする。レジストパターンを形成後、バッファードフッ酸を用いてマスク層81をレジストパターンの開口部のみ除去する。SiO除去方法としては、CHF等の加工ガスを用いたドライエッチング法によるSiO除去も選択可能である。レジストマスクを除去してマスク層81のマスクを完成させる(図11(d))。 Next, a SiO 2 film is formed as a mask layer 81 on the GaN template layer (33) by sputtering (FIG. 11C). The film thickness was 0.5 μm. Thereafter, a resist pattern is formed on the mask layer 81. A circular opening is formed in the resist pattern. The diameter of the opening is, for example, 1 μm. After forming the resist pattern, only the opening of the resist pattern is removed from the mask layer 81 using buffered hydrofluoric acid. As the SiO 2 removal method, SiO 2 removal by a dry etching method using a processing gas such as CHF 3 can also be selected. The resist mask is removed to complete the mask of the mask layer 81 (FIG. 11D).

次に、マスク層80を形成したウエハを再びMOCVD装置に投入する。マスク層81の開口部にGaN結晶を選択成長させる。以下に成長条件の1例を示す。温度870℃の下、TMG:18μmol/min、NH:4.4LMで5分間供給し、高さ約1.4μmのノンドープのGaN層をSiO膜の開口部に成長させる。この時、マスク層81のマスクで被覆された部位は、GaN層は結晶成長せず、開口部のみ選択的に結晶成長する。これにより、選択成長したGaN層の突起32が形成される(図11(e))。これにより、図9(a)の突起が形成できる。ここでは、選択成長部のGaN層にはSiドープを行っていないが、GaNテンプレート層(33)と同様にSiドープを行っても良い。 Next, the wafer on which the mask layer 80 is formed is again put into the MOCVD apparatus. A GaN crystal is selectively grown in the opening of the mask layer 81. An example of growth conditions is shown below. Under a temperature of 870 ° C., TMG: 18 μmol / min, NH 3 : 4.4LM is supplied for 5 minutes, and a non-doped GaN layer having a height of about 1.4 μm is grown in the opening of the SiO 2 film. At this time, in the portion of the mask layer 81 covered with the mask, the GaN layer does not grow crystal, and only the opening grows selectively. As a result, the protrusions 32 of the selectively grown GaN layer are formed (FIG. 11E). Thereby, the protrusion of FIG. 9A can be formed. Here, the GaN layer in the selective growth portion is not Si-doped, but may be Si-doped in the same manner as the GaN template layer (33).

更に、選択成長部のGaN層の上に、InGaN層をさらに形成することができる。この場合の成長条件の1例としては、温度700℃の下、TMG:3.6μmol/min、トリメチルインジウムTMI:10μmol/min、NH:4.4LMで33秒供給し、膜厚約2.2nmのInGaN層を成長させる(図11(f))。これにより、図9(d)の構造の突起32が形成される。 Furthermore, an InGaN layer can be further formed on the GaN layer in the selective growth portion. As an example of growth conditions in this case, TMG: 3.6 μmol / min, trimethylindium TMI: 10 μmol / min, NH 3 : 4.4LM are supplied for 33 seconds at a temperature of 700 ° C., and the film thickness is about 2. A 2 nm InGaN layer is grown (FIG. 11F). Thereby, the protrusion 32 having the structure shown in FIG. 9D is formed.

最後に、マスク層81を除去することも可能である。これにより、窒化物半導体層33の表面を露出させることができるため、窒化物半導体層33の表面においても、光を吸収して電子および正孔の対が生成され、水の分解を生じさせることができる。マスク層81の除去方法としては、BHF(バッファードフッ酸)等の水溶液を用いたウェットエッチングを用いることができる。   Finally, the mask layer 81 can be removed. As a result, the surface of the nitride semiconductor layer 33 can be exposed. Therefore, even on the surface of the nitride semiconductor layer 33, light is absorbed and a pair of electrons and holes is generated, causing water to decompose. Can do. As a method for removing the mask layer 81, wet etching using an aqueous solution such as BHF (buffered hydrofluoric acid) can be used.

上記成長方法によって得られたGaNの突起32は、高さが約1.4μmの六角錐状である(図12)。図13に、その断面構造を示す。   The GaN protrusions 32 obtained by the above growth method have a hexagonal pyramid shape with a height of about 1.4 μm (FIG. 12). FIG. 13 shows the cross-sectional structure.

次に、サファイア基板30上にMBE法により、図9(a)、(d)、(e)の突起32を成長させる具体例を、図14を用いて以下に説明する。   Next, a specific example in which the protrusions 32 of FIGS. 9A, 9D, and 9E are grown on the sapphire substrate 30 by MBE will be described with reference to FIG.

サファイア基板30上に、低温バッファー層を形成し、その上に2〜6μmのn型のGaN膜(33)を、例えばMOCVD法を用いて形成する(図14(a),(b))。この時、n型ドーパントとしてSiなどを添加し、少なくともキャリア濃度として1017cm−3以上とする。 A low-temperature buffer layer is formed on the sapphire substrate 30, and an n-type GaN film (33) having a thickness of 2 to 6 μm is formed on the sapphire substrate 30 by using, for example, the MOCVD method (FIGS. 14A and 14B). At this time, Si or the like is added as an n-type dopant, and at least the carrier concentration is 10 17 cm −3 or more.

次にn型GaN膜(33)の上に5nm程度のTi薄膜またはMo薄膜をマスク層81として、例えばEBあるいはスパッタ法を用いて堆積する(図14(c))。その後、周期400nm〜4μm、直径100〜550nmのホールパターンを、マスク層81に例えばFIBもしくは電子描画とドライエッチングにより形成する(図14(d))。   Next, a Ti thin film or Mo thin film of about 5 nm is deposited as a mask layer 81 on the n-type GaN film (33) by using, for example, EB or sputtering (FIG. 14C). Thereafter, a hole pattern having a period of 400 nm to 4 μm and a diameter of 100 to 550 nm is formed in the mask layer 81 by, for example, FIB or electron drawing and dry etching (FIG. 14D).

RF−MBE法により、マスク層(TiまたはMo薄膜)81の表面を窒化後、成長温度900℃でGaNをマスク層81のホールから露出されたGaN膜(33)上にエピタキシャル成長(あるいは成長温度650℃でInGaNをナノロッド形状にエピタキシャル成長)させる。これにより、図9(a),(b)の突起32を形成できる(図14(e)、(f))。この際、下地のn−GaN膜(33)中に存在していた高密度の転位(10〜1010cm−2)は、ナノロッド形成初期にファセット面を介して横方向へ曲がり、ナノロッドの途中で消滅し、上部への貫通する転位は激減する。図14(e)の突起32の上に、たとえば成長温度650℃でInGaN層132を形成しても良い(図14(g))。これにより、図9(e)の突起32を形成できる。 After nitriding the surface of the mask layer (Ti or Mo thin film) 81 by RF-MBE, GaN is epitaxially grown on the GaN film (33) exposed from the hole of the mask layer 81 at a growth temperature of 900 ° C. (or a growth temperature of 650). InGaN is epitaxially grown into a nanorod shape at a temperature of 0 ° C.). Thereby, the protrusion 32 of FIGS. 9A and 9B can be formed (FIGS. 14E and 14F). At this time, the high-density dislocations (10 9 to 10 10 cm −2 ) existing in the underlying n-GaN film (33) bend laterally through the facet surface in the initial stage of nanorod formation, Disappears on the way, and dislocations penetrating to the top decrease drastically. For example, the InGaN layer 132 may be formed on the protrusion 32 of FIG. 14E at a growth temperature of 650 ° C. (FIG. 14G). Thereby, the protrusion 32 of FIG.9 (e) can be formed.

つぎに、窒化物半導体層33の上面の一部に、電極パッド40を形成する手順について図15(a)〜(f)を用いて説明する。なお、図15において、図15(a−1)、(b−1)、(c−1)および(e−1)は、上面図であるが、形成する膜の種類をわかりやすくするために、断面図同様にハッチングを付している。また、図15(a−2)、(b−2)、(c−2)、(e−2)は、図15(a−1)、(b−1)、(c−1)、(e−1)の断面図である。   Next, a procedure for forming the electrode pad 40 on a part of the upper surface of the nitride semiconductor layer 33 will be described with reference to FIGS. In FIG. 15, FIGS. 15 (a-1), (b-1), (c-1) and (e-1) are top views, but in order to make the types of films to be formed easier to understand. Like the cross-sectional view, hatching is applied. 15 (a-2), (b-2), (c-2), and (e-2) are shown in FIGS. 15 (a-1), (b-1), (c-1), ( It is sectional drawing of e-1).

まず、窒化物半導体層33が形成されたサファイア基板30を用意する(図15(a−1)、(a−2))。窒化物半導体層33の上面には、上述の手順等により、突起32を予め形成しておくことも可能である。ただし、電極パッド40を形成すべき領域には突起32を形成しない。   First, the sapphire substrate 30 on which the nitride semiconductor layer 33 is formed is prepared (FIGS. 15A-1 and 15A-2). The protrusions 32 can be formed in advance on the upper surface of the nitride semiconductor layer 33 by the above-described procedure or the like. However, the protrusion 32 is not formed in the region where the electrode pad 40 is to be formed.

窒化物半導体層33の上面にレジストマスク121を形成する(図15(b−1)、(b−2))。レジストマスク121を、電極パッド40を形成すべき領域から除去する(図15(c−1)、(c−2))。その後、EB蒸着法やスパッタ法により、レジストマスク121および窒化物半導体層33を電極膜140で被覆する(図15(d))。電極膜140としては、窒化物半導体層33と電気的に接合できるものであればよく、例えば、Ti層/Al層/Ti層/Au層を順に積層した電極膜140を形成する。その後、レジストマスク121を除去することにより、所望の形状の電極パッド40が形成される(図15(e−1)、(e−2))。   A resist mask 121 is formed on the upper surface of the nitride semiconductor layer 33 (FIGS. 15B-1 and 15B-2). The resist mask 121 is removed from the region where the electrode pad 40 is to be formed (FIGS. 15C-1 and 15C-2). Thereafter, the resist mask 121 and the nitride semiconductor layer 33 are covered with the electrode film 140 by EB vapor deposition or sputtering (FIG. 15D). Any electrode film 140 may be used as long as it can be electrically bonded to the nitride semiconductor layer 33. For example, the electrode film 140 is formed by sequentially stacking a Ti layer / Al layer / Ti layer / Au layer. Thereafter, the resist mask 121 is removed, whereby the electrode pad 40 having a desired shape is formed (FIGS. 15E-1 and 15E-2).

上述してきたように、本発明の実施形態によれば、占有面積が小さく、かつ、容積の小さな容器2内に複数枚の光化学電極板3を配置し、それぞれの表面に導光部材4から太陽光を照射することができるため、光化学反応に寄与しうる光化学電極板3の表面積を拡大することができる。よって、水素ガスおよび酸素ガスの製造速度を高めることができる。また、突起32の形成や、窒化物半導体層33の組成を制御してバンドギャップを制御することにより、光利用効率を向上させることができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, a plurality of photochemical electrode plates 3 are arranged in a container 2 having a small occupied area and a small volume, and the light guide member 4 is provided on each surface. Since light can be irradiated, the surface area of the photochemical electrode plate 3 that can contribute to the photochemical reaction can be increased. Therefore, the production rates of hydrogen gas and oxygen gas can be increased. In addition, the light use efficiency can be improved by controlling the band gap by controlling the formation of the protrusion 32 and the composition of the nitride semiconductor layer 33.

なお、上述の実施形態では、容器2を第1室11と第2室12とに隔て、それぞれ酸素ガスと水素ガスを生成させる構成であったが、本発明はこの構成に限られるものではなく、第1室11のみを備え、第2室12を備えない構成にすることももちろん可能である。この場合、第2室の金属電極7も配置しない。第1室11のみを備える構成の場合、第1室11から水素ガスと酸素ガス両方生成されるため、水素/酸素分離フィルタ等で水素ガスと酸素ガスを分離することにより、水素ガスのみを取り出すことができる。   In the above-described embodiment, the container 2 is divided into the first chamber 11 and the second chamber 12 to generate oxygen gas and hydrogen gas, respectively, but the present invention is not limited to this configuration. Of course, it is possible to provide only the first chamber 11 and not the second chamber 12. In this case, the metal electrode 7 in the second chamber is not arranged. In the case of a configuration including only the first chamber 11, both hydrogen gas and oxygen gas are generated from the first chamber 11, so that only hydrogen gas is taken out by separating the hydrogen gas and oxygen gas with a hydrogen / oxygen separation filter or the like. be able to.

<第2の実施形態>
第2の実施形態の水素製造装置104について図16を用いて説明する。第2の実施形態では、光触媒3は粒子状であり、水を含む液体1に分散されて容器2内に収容されている。複数の導光部材4は、光触媒3が分散された液体1中に挿入されている。複数の導光部材4の端部には、光ファイバ42の端部が接続されている。導光部材4の構造は、第1の実施形態と同様に、表面に凹凸構造43を備えている。導光部材4は、間隔をあけて並べて容器2内に配置されている。
<Second Embodiment>
A hydrogen production apparatus 104 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the photocatalyst 3 is in the form of particles and is dispersed in the liquid 1 containing water and accommodated in the container 2. The plurality of light guide members 4 are inserted into the liquid 1 in which the photocatalyst 3 is dispersed. The ends of the optical fibers 42 are connected to the ends of the light guide members 4. The structure of the light guide member 4 includes a concavo-convex structure 43 on the surface, as in the first embodiment. The light guide members 4 are arranged in the container 2 side by side at intervals.

これにより、導光部材4は、内部で光を伝搬しながら、拡散して出射するため、液体1に分散された光触媒に効率よく光を照射することができる。光を照射された光触媒3は、光化学反応により周囲の液体1に含まれる水を分解して、酸素と水素を生成する。酸素と水とは、取り出し口6から取り出される。水素/酸素分離フィルタ等で水素ガスと酸素ガスを分離することにより、水素ガスのみを取り出すことができる。   Thereby, since the light guide member 4 diffuses and emits light while propagating light inside, the light guide member 4 can efficiently irradiate the photocatalyst dispersed in the liquid 1 with light. The photocatalyst 3 irradiated with light decomposes water contained in the surrounding liquid 1 by a photochemical reaction to generate oxygen and hydrogen. Oxygen and water are taken out from the outlet 6. By separating hydrogen gas and oxygen gas with a hydrogen / oxygen separation filter or the like, only hydrogen gas can be taken out.

なお、第2の実施形態では、導光部材4は板状であっても、棒状であっても構わない。   In the second embodiment, the light guide member 4 may be plate-shaped or rod-shaped.

光触媒の種類は、太陽光の波長域の光を吸収して、水を水素と酸素に分解できるものであればいずれでもよい。例えば、2段階励起機構をもつ可視光応答の人工光合成型の光触媒が望ましい。2段階光励起(Z-スキーム)型水分解システムは、水の分解が水素生成系と酸素生成系に2分され、その間が電子伝達体であるヨウ素酸・ヨウ化物(IO3−/I)やFeイオンのような可逆的なイオン対によって連結された形となっている。これより、各系に必要な光のエネルギーが小さくなるため、エネルギーの小さな長波長の可視光も利用することが可能となる。 The type of the photocatalyst may be any as long as it can absorb light in the wavelength range of sunlight and decompose water into hydrogen and oxygen. For example, a visible light responsive artificial photosynthesis type photocatalyst having a two-step excitation mechanism is desirable. In the two-stage photoexcitation (Z-scheme) type water splitting system, the water splitting is divided into a hydrogen generating system and an oxygen generating system, and an iodate / iodide (IO 3− / I ) is an electron carrier between them. It is connected by reversible ion pairs such as Fe ions. Accordingly, since the energy of light necessary for each system is reduced, it is possible to use long-wavelength visible light with small energy.

2段階励起機構の光触媒の材料はいずれでもよいが、代表的な水素生成用光触媒−酸素生成用光触媒の組み合わせの例を以下に示す。Pt/SrTiO:Cr−Ta/WO、Pt/TaON−WO、Pt/StTiO:Rh−BiVO、Pt/StTiO:Rh−WO、Ru/StTiO:Rh−BiVO、Ru/StTiO:Rh−WO、Cr−Rh/GaN:ZnO、および、BaTaON−WOのうちのいずれか、もしくは、2以上を用いることができる。 Any material may be used for the photocatalyst of the two-stage excitation mechanism, but a typical example of a combination of a photocatalyst for hydrogen generation and a photocatalyst for oxygen generation is shown below. Pt / SrTiO 3: Cr-Ta / WO 3, Pt / TaON-WO 3, Pt / StTiO 3: Rh-BiVO 4, Pt / StTiO 3: Rh-WO 3, Ru / StTiO 3: Rh-BiVO 4, Ru Any of / StTiO 3 : Rh—WO 3 , Cr—Rh / GaN: ZnO, and BaTaO 2 N—WO 3 , or two or more thereof can be used.

1…水を含む液体、2…容器、3…光化学電極板、4…導光部材、5…空間、6、13…ガス取り出し口、11…第1室、12…第2室、30…サファイア基板、31…光触媒層、32…突起、33…窒化物半導体層、40…電極パッド、41…導光板、42…光ファイバ、43…凹凸構造、51…支持台を兼用する通電電極   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid containing water, 2 ... Container, 3 ... Photochemical electrode plate, 4 ... Light guide member, 5 ... Space, 6, 13 ... Gas extraction port, 11 ... 1st chamber, 12 ... 2nd chamber, 30 ... Sapphire Substrate, 31 ... photocatalyst layer, 32 ... protrusion, 33 ... nitride semiconductor layer, 40 ... electrode pad, 41 ... light guide plate, 42 ... optical fiber, 43 ... concave structure, 51 ... current-carrying electrode also serving as a support

Claims (10)

太陽光を集光する複数のレンズと、前記複数のレンズが集光した光をそれぞれ伝搬する複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバの一端が接続された水素製造装置とを有し、
前記水素製造装置は、容器と、前記容器内に配置された、水を含む液体、光触媒、および、端部に入射した光を導光しながら出射する複数の導光部材を含み、
前記複数の光ファイバの一端は、前記複数の導光部材の端部に接続されていることを特徴とする太陽光を用いた水素製造システム。
A plurality of lenses for condensing sunlight, a plurality of optical fibers for propagating light collected by the plurality of lenses, and a hydrogen production apparatus to which one end of the plurality of optical fibers is connected,
The hydrogen production apparatus includes a container, a liquid containing water, a photocatalyst, and a plurality of light guide members that emit light while guiding light incident on the end portion, disposed in the container,
One end of the plurality of optical fibers is connected to end portions of the plurality of light guide members. A hydrogen production system using sunlight, wherein:
請求項1に記載の水素製造システムにおいて、前記複数のレンズは、光入射面を上面に向けて配列して配置されていることを特徴とする太陽光を用いた水素製造システム。   2. The hydrogen production system according to claim 1, wherein the plurality of lenses are arranged such that a light incident surface faces the upper surface. 請求項1または2に記載の水素製造システムにおいて、前記複数のレンズと前記光ファイバとの間には、導光棒がそれぞれ配置されていることを特徴とする太陽光を用いた水素製造システム。   3. The hydrogen production system according to claim 1, wherein a light guide bar is disposed between each of the plurality of lenses and the optical fiber. 4. 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の水素製造システムにおいて、前記水素製造装置は、前記光触媒の層が少なくとも片面に配置された光化学電極板を複数含み、
複数の前記光化学電極板は、前記光触媒の層が対向するように前記容器内に間隙をあけて配列され、
前記導光部材は板状であり、対向して配列された前記光化学電極板の間隙にそれぞれ配置され、前記光化学電極板の表面に向かって光を照射し、
前記導光部材と前記光化学電極板との間には、前記水を含む液体が配置される空間があることを特徴とする太陽光を用いた水素製造システム。
The hydrogen production system according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrogen production apparatus includes a plurality of photochemical electrode plates in which the photocatalyst layer is disposed on at least one side,
The plurality of photochemical electrode plates are arranged with a gap in the container so that the photocatalyst layers face each other,
The light guide member has a plate shape, and is arranged in a gap between the photochemical electrode plates arranged opposite to each other, irradiates light toward the surface of the photochemical electrode plate,
A hydrogen production system using sunlight, wherein there is a space in which the liquid containing water is disposed between the light guide member and the photochemical electrode plate.
請求項1ないし4のいずれか1項に記載の水素製造システムにおいて、前記容器は、水を含む液体を供給する供給口と、前記光触媒が前記水を分解して生成したガスを取り出すガス取り出し口とを備えることを特徴とする太陽光を用いた水素製造システム。   5. The hydrogen production system according to claim 1, wherein the container has a supply port for supplying a liquid containing water, and a gas extraction port for taking out a gas generated by decomposing the water by the photocatalyst. And a hydrogen production system using sunlight. 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の水素製造システムにおいて、前記導光部材の表面には、出射する光を拡散させる凹凸が形成されていることを特徴とする太陽光を用いた水素製造システム。   6. The hydrogen production system according to claim 1, wherein unevenness for diffusing emitted light is formed on a surface of the light guide member. Manufacturing system. 請求項4ないし6のいずれか1項に記載の水素製造システムにおいて、前記光化学電極板の前記光触媒層は、窒化物半導体層であり、前記窒化物半導体層は、表面に複数の突起を備えることを特徴とする太陽光を用いた水素製造システム。   7. The hydrogen production system according to claim 4, wherein the photocatalytic layer of the photochemical electrode plate is a nitride semiconductor layer, and the nitride semiconductor layer has a plurality of protrusions on a surface thereof. A hydrogen production system using sunlight. 請求項7に記載の水素製造システムにおいて、複数の前記光化学電極板の光触媒層の表面は、一部がGaNで形成され、他の一部は、InGaNで形成されていることを特徴とする太陽光を用いた水素製造システム。   8. The hydrogen production system according to claim 7, wherein a part of the surface of the photocatalytic layer of the plurality of photochemical electrode plates is formed of GaN, and the other part is formed of InGaN. A hydrogen production system using light. 請求項4ないし8のいずれか1項に記載の水素製造システムにおいて、前記容器は、いずれも前記水を含む液体を収容する第1室と第2室に仕切られ、
前記光化学電極板と前記導光部材は、前記第1室に配置され、
前記第2室には、金属電極が配置され、前記光化学電極板と前記金属電極とは、導線により接続されていることを特徴とする太陽光を用いた水素製造システム。
The hydrogen production system according to any one of claims 4 to 8, wherein each of the containers is partitioned into a first chamber and a second chamber that contain the liquid containing water.
The photochemical electrode plate and the light guide member are disposed in the first chamber,
A hydrogen production system using sunlight, wherein a metal electrode is disposed in the second chamber, and the photochemical electrode plate and the metal electrode are connected by a conducting wire.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の水素製造システムにおいて、前記光触媒は、前記水を含む液体に分散されて前記容器内に収容され、複数の前記導光部材は、前記光触媒が分散された前記液体中に挿入されていることを特徴とする太陽光を用いた水素製造システム。   4. The hydrogen production system according to claim 1, wherein the photocatalyst is dispersed in a liquid containing water and accommodated in the container, and the plurality of light guide members are dispersed with the photocatalyst. A hydrogen production system using sunlight, wherein the system is inserted into the liquid.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101912535B1 (en) * 2017-07-27 2018-10-26 정호갑 Apparatus for generating hydrogen using sunlight
KR101912536B1 (en) * 2017-07-27 2018-10-26 정호갑 Apparatus for generating hydrogen using sunlight
WO2021081087A1 (en) * 2019-10-21 2021-04-29 Saudi Arabian Oil Company Thermal - and photo-assisted aftertreatment of nitrogen oxides
US11085344B2 (en) 2019-10-21 2021-08-10 Saudi Arabian Oil Company Thermal- and photo-assisted aftertreatment of nitrogen oxides
US11300031B2 (en) 2019-10-21 2022-04-12 Saudi Arabian Oil Company Thermal- and photo-assisted aftertreatment of nitrogen oxides

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61176227U (en) * 1985-04-19 1986-11-04
JPH06233929A (en) * 1992-03-02 1994-08-23 Sumitomo Electric Ind Ltd Photodecomposition method and apparatus therefor
JPH07328351A (en) * 1994-06-08 1995-12-19 Chiyoda Kohan Kk Photocatalyst reaction device
JP2001061948A (en) * 1999-08-27 2001-03-13 Matsushita Seiko Co Ltd Material for purifying air
JP2003024764A (en) * 2001-07-16 2003-01-28 Japan Science & Technology Corp Gas generator
JP2006061784A (en) * 2004-08-25 2006-03-09 Fujikura Ltd Photocatalytic device, irradiation method of exciting light, method for decomposing object to be decomposed and use of the photocatalytic device
WO2006082801A1 (en) * 2005-02-02 2006-08-10 Japan Science And Technology Agency Process for producing gas, process for producing acidic water and alkaline water, and apparatus for producing the same
JP2008126121A (en) * 2006-11-20 2008-06-05 Nissan Motor Co Ltd Photocatalyst system for automobile

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61176227U (en) * 1985-04-19 1986-11-04
JPH06233929A (en) * 1992-03-02 1994-08-23 Sumitomo Electric Ind Ltd Photodecomposition method and apparatus therefor
JPH07328351A (en) * 1994-06-08 1995-12-19 Chiyoda Kohan Kk Photocatalyst reaction device
JP2001061948A (en) * 1999-08-27 2001-03-13 Matsushita Seiko Co Ltd Material for purifying air
JP2003024764A (en) * 2001-07-16 2003-01-28 Japan Science & Technology Corp Gas generator
JP2006061784A (en) * 2004-08-25 2006-03-09 Fujikura Ltd Photocatalytic device, irradiation method of exciting light, method for decomposing object to be decomposed and use of the photocatalytic device
WO2006082801A1 (en) * 2005-02-02 2006-08-10 Japan Science And Technology Agency Process for producing gas, process for producing acidic water and alkaline water, and apparatus for producing the same
JP2008126121A (en) * 2006-11-20 2008-06-05 Nissan Motor Co Ltd Photocatalyst system for automobile

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101912535B1 (en) * 2017-07-27 2018-10-26 정호갑 Apparatus for generating hydrogen using sunlight
KR101912536B1 (en) * 2017-07-27 2018-10-26 정호갑 Apparatus for generating hydrogen using sunlight
WO2021081087A1 (en) * 2019-10-21 2021-04-29 Saudi Arabian Oil Company Thermal - and photo-assisted aftertreatment of nitrogen oxides
US11085344B2 (en) 2019-10-21 2021-08-10 Saudi Arabian Oil Company Thermal- and photo-assisted aftertreatment of nitrogen oxides
US11097222B2 (en) 2019-10-21 2021-08-24 Saudi Arabian Oil Company Thermal- and photo-assisted aftertreatment of nitrogen oxides
US11300031B2 (en) 2019-10-21 2022-04-12 Saudi Arabian Oil Company Thermal- and photo-assisted aftertreatment of nitrogen oxides

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