JP2015183218A - 光電気化学反応装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態の光電気化学反応装置1は、第1電極11と第2電極21との間に設けられた光起電力層31を備える第1積層体2と、第1電極11と電気的に接続された第3電極41と第2電極21と電気的に接続された第4電極42との間に設けられたイオン移動層43を備える第2積層体3と、第3電極41が浸漬される第1電解液61と第4電極42が浸漬される第2電解液63とを収容する電解液槽6とを具備する。第3および第4電極41、42の一方で酸化反応が生起され、第3および第4電極41、42の他方で還元反応が生起される。第3および第4電極41、42はイオン透過性を有し、かつ第2積層体3は第1積層体2の面積より大きい面積を有する。
【選択図】図1
Description
図1は第1の実施形態による光電気化学反応装置を示す図、図2は図1に示す光電気化学反応装置の第1積層体を示す図、図3は図1に示す光電気化学反応装置の第2積層体を示す図である。第1の実施形態による光電気化学反応装置1は、第1積層体2、第2積層体3、第1接続部材4、第2接続部材5、および電解液槽6を具備する。第1積層体2は図2に示すように、第1電極11と、第2電極21と、これら電極11、21間に設けられ、光エネルギーにより電荷分離を行う光起電力層31とを備えている。
2H2O → 4H++O2+4e− …(1)
2CO2+4H++4e− → 2CO+2H2O …(2)
第2の実施形態による光電気化学反応装置について、図9および図10を参照して説明する。図9は第2の実施形態の光電気化学反応装置を示す図である。なお、第1の実施形態と同一部分には同一符号を付し、一部説明を省略する場合がある。図9に示す光電気化学反応装置1Sは、第2積層体3Sの第3電極41上に第1触媒層45が形成されている点と、第2積層体3Sの第4電極42上に第2触媒層46が形成されている点を除いて、第1の実施形態の光電気化学反応装置1と同一構成を有している。
第3の実施形態による光電気化学反応装置について、図11を参照して説明する。図11は第3の実施形態の光電気化学反応装置を示す図である。なお、第1および第2の実施形態と同一部分には同一符号を付し、一部説明を省略する場合がある。図11に示す光電気化学反応装置1Tは、電解液槽6の窓部65に太陽光等を集光するレンズ7を備えている点を除いて、第2の実施形態の光電気化学反応装置1Sと同一構成を有している。
I=AI0
第4の実施形態による光電気化学反応装置について、図12を参照して説明する。図12は第4の実施形態の光電気化学反応装置を示す図である。なお、第1ないし第3の実施形態と同一部分には同一符号を付し、一部説明を省略する場合がある。図12に示す光電気化学反応装置80は、第1の積層体2を電解液槽6の外部に配置した点、およびそのための付随的な構成(配線や第1の積層体2の外部構成等)を除いて、第3の実施形態の光電気化学反応装置1Tと同一構成を有している。
Claims (11)
- 第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、照射された光のエネルギーにより電荷分離を行う光起電力層とを備える第1積層体と、
イオン透過性を有する第3電極と、イオン透過性を有する第4電極と、前記第3電極と前記第4電極との間に設けられたイオン移動層とを備え、前記第3および第4電極の一方で酸化反応を生起し、前記第3および第4電極の他方で還元反応を生起する第2積層体と、
前記第1電極と前記第3電極とを電気的に接続する第1接続部材と、
前記第2電極と前記第4電極とを電気的に接続する第2接続部材と、
少なくとも前記第3電極が浸漬される第1電解液と、少なくとも前記第4電極が浸漬される第2電解液とを収容する電解液槽とを具備し、
前記第2積層体の面積が前記第1積層体の面積より大きい光電気化学反応装置。 - 前記電解液槽は、前記第1電極および前記第3電極が浸漬される前記第1電解液を収容する第1収容部と、前記第2電極および前記第4電極が浸漬される前記第2電解液を収容する第2収容部とを備える、請求項1に記載の光電気化学反応装置。
- 前記電解液槽は、前記第3電極が浸漬される前記第1電解液を収容する第1収容部と、前記第4電極が浸漬される前記第2電解液を収容する第2収容部とを備え、
前記第1積層体は前記電解液槽の外側に配置されている、請求項1に記載の光電気化学反応装置。 - 前記第1積層体は、保護層で被覆されていると共に、熱伝導部材を介して前記電解液槽と密着されている、請求項3に記載の光電気化学反応装置。
- 前記第3および第4電極はイオン透過孔を有する、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の光電気化学反応装置。
- 前記第2積層体は、さらに前記第3および第4電極の一方に設けられた酸化触媒層と、前記第3および第4電極の他方に設けられた還元触媒層とを備える、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の光電気化学反応装置。
- さらに、前記照射光を前記第1積層体に集光するレンズを具備する、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の光電気化学反応装置。
- 前記第2積層体の面積は、前記第1積層体の面積に対して前記レンズの集光倍率以上である、請求項7に記載の光電気化学反応装置。
- 前記第2積層体は、前記レンズにより集光された前記照射光の非照射領域に配置されている、請求項7または請求項8に記載の光電気化学反応装置。
- 前記光起電力層は、pin接合型半導体およびpn接合型半導体の少なくとも一方を有する、請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の光電気化学反応装置。
- 前記第3および第4電極の一方でH2Oを酸化してO2とH+を生成し、前記第3および第4電極の他方でCO2を還元して炭素化合物を生成する、請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の光電気化学反応装置。
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